redis 发布订阅（PubSub），深入解读

发布订阅模式，本质来说，是将提供消息的人和需要消息的人，通过第三方组件联系起来，使得两类群体之间的消息能够及时触达。举例看看，在一些优化场景下，可能会使用本地 + 远程双缓存机制，远程缓存是一套共用的中间件，总共只有一套数据。而本地缓存就不一样了，如果你部署的是多个实例，那就有多套本地数据，当数据更新了，如何触达这些本地缓存？这个时候，你就可以考虑使用发布订阅模式，消息提供者 - 更新数据的

柏油

7754人浏览 · 2022-08-04 07:53:20

柏油 · 2022-08-04 07:53:20 发布

文章目录

前言
一、牛刀小试
- 1.订阅
- 2.模式订阅：
二、原理
总结

前言

本文参考源码版本为 redis6.2，redisson3.17.5

发布订阅模式，本质来说，是将提供消息的人和需要消息的人，通过第三方组件联系起来，使得两类群体之间的消息能够及时触达。

比如，在一些优化场景下，可能会使用本地 + 远程双缓存机制，远程缓存是一套共用的中间件，总共只有一套数据。而本地缓存就不一样了，如果你部署的是多个实例，那就有多套本地数据，当数据更新了，如何触达这些本地缓存？

这个时候，你就可以考虑使用发布订阅模式，消息提供者 - 更新数据的人，消息接收方 - 需要更新本地缓存的服务。

我们以 redis 发布订阅的实现来看，其实是非常简单的，从原理到实际编码都是如此。

redis 维护通道与订阅者的关系
发布者将消息推送至对应通道
redis 将消息转发至与该通道关联的所有订阅者

值得注意的是，上述消息不会持久化，都是直来直去，立即转发。因此，你会看到，如果某个订阅者掉线了，后面即使上线了，这掉线期间的消息也无法重新接收到。

诶，你发现，服务端实现是不是很简单？基本上维护服务端与订阅者的长连接即可，后续有消息过来直接推送；当订阅者取消订阅或者掉线，服务端删除对应订阅关系即可。

好，说完了服务端，我们来看看客户端该怎么做？

客户端的订阅者想要接收消息，肯定也会维护长连接，因此，当我们订阅通道时，本质就是向 redis 服务发送订阅请求，并维护此长连接，用于后续消息通信。

一、牛刀小试

1.订阅

SUBSCRIBE channels

当发起订阅之后，redis-cli 进入阻塞状态，这个时候无法发送其他命令，也就是处于监听消息的状态：

127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE foo bar
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "foo"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "bar"
3) (integer) 2

然后，我们往 foo 通道发送消息：

127.0.0.1:6379> PUBLISH foo hello
(integer) 1

看看接收方：

127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE foo bar
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "foo"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "bar"
3) (integer) 2
1) "message"
2) "foo"
3) "hello"

你会看到最后三条数据，message 表示类型、foo 表示通道、hello 表示具体消息。实时触达。

2.模式订阅：

你可能也注意到了，这里我们可以一次性订阅多个通道。当你订阅几个相似的通道时，比如这样：

127.0.0.1:6379> SUBSCRIBE foo.a foo.b foo.c foo.d
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "subscribe"
2) "foo.a"
3) (integer) 1
1) "subscribe"
2) "foo.b"
3) (integer) 2
1) "subscribe"
2) "foo.c"
3) (integer) 3
1) "subscribe"
2) "foo.d"
3) (integer) 4

然后就可以接收任何一个通道发过来的信息。

你看，这四个通道都有相同的前缀 foo.，redis 也考虑到了这点，提供了模式订阅方式 PSUBSCRIBE：

127.0.0.1:6379> PSUBSCRIBE foo.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "foo.*"
3) (integer) 1

往四个通道发送数据看看：

127.0.0.1:6379> PUBLISH foo.a hello_a
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH foo.b hello_b
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH foo.c hello_c
(integer) 1
127.0.0.1:6379> PUBLISH foo.d hello_d
(integer) 1

再看看接收方：

127.0.0.1:6379> PSUBSCRIBE foo.*
Reading messages... (press Ctrl-C to quit)
1) "psubscribe"
2) "foo.*"
3) (integer) 1
1) "pmessage"
2) "foo.*"
3) "foo.a"
4) "hello_a"
1) "pmessage"
2) "foo.*"
3) "foo.b"
4) "hello_b"
1) "pmessage"
2) "foo.*"
3) "foo.c"
4) "hello_c"
1) "pmessage"
2) "foo.*"
3) "foo.d"
4) "hello_d"

可以看到，4 个通道的消息都能接收到，其实不止，只要匹配这个模式 foo. 消息都能够接收到；另外，消息类型也变成了 pmessage

二、原理

PubSub 也是一种生产者/消费者模型，和传统 MQ 不同的是，经过 PubSub 的消息只做转发，不做存储，从实现上来更加简单。

我画了张图，大概是这样：

在这里插入图片描述
不知你有没有思考过，服务端是如何推送消息给对应的订阅者的？怎么来识别客户端？IP + PORT 还是什么唯一的身份标志？

其实，redis 处理方式很简单，只是一直维护着这些订阅的 TCP 长连接请求。你想想，这些连接都是经过 TCP 三次握手建立的，只要双方都没断开，便可一直保持通信。这样一来，服务端要做的事情就很简单了是吧？

在服务端看来，客户端发来的 subscribe 指令与普通请求并无差别，服务端在接收到请求时，会加一个 flag 标志，之后便将这些连接保存在特定的结构中，等待 publish 指令的到来。

当服务端收到 publish 指令后，会匹配相应的 channel，并将消息直接推送给订阅的客户端。所以，你会看到，不管是客户端还是服务端，都需要维护这么一个长连接。

另外，对于客户端来说，也同样没有什么特别之处，创建 TCP 连接之后，将指令往连接通道一发就完事了。

不过，由于这些订阅连接需要一直保持状态以监听服务端的消息到来，因此，在客户端设计中，通常会把常规指令和 PubSub 指令分开处理，比如 Redisson，就分别定义了不同的连接池。

总的来说，客户端与服务端是通过 TCP 长连接持续通信，一个客户端实例可以创建很多个这样的长连接，因此，客户端的设计中，一般也会给每个客户端实例设置一个专用连接池。

在这里插入图片描述

从 PubSub 这一块内容来看，要想设计一个款高效的客户端，客户端的工作也不少~

1.服务端

我们先看看对 Pubsub 的结构定义：

struct redisServer {
     
    ...
     
    /* Pubsub */
    dict *pubsub_channels;  /* Map channels to list of subscribed clients */
    list *pubsub_patterns;  /* A list of pubsub_patterns */
    dict *pubsub_patterns_dict;  /* A dict of pubsub_patterns */
    
    ...
    
}

pubsub_channels：通道与客户端的订阅关系，是一个字典，key 是 channel，value 是订阅的客户端链表
pubsub_patterns：模式匹配，记录的是模式订阅的客户端列表
pubsub_patterns_dict：模式匹配字典，后期加上的，主要考虑模式订阅的客户端过多之后的效率问题，索性就直接搞成 pubsub_channels 类似的字典，模式通道为 key，value 是订阅的客户端列表

可以看到，服务端的结构中，只记录了通道与客户端订阅关系，没有任何消息会被保存下来。

我画了两张图，你可以参考下：

1）pubsub_channels 的字典结构：
在这里插入图片描述