基于Redis消息的订阅发布应用场景

亦凉 2022-01-14 07:09 324阅读 0赞

# 1.应用背景 #

在物联网采集管控系统中，前后端隔离的情况下，前端通过表单（比如按钮，开关，表格等）输入数据到数据库（比如MySql，通过WEBAPI服务端输入），然后采集控制端到数据库里去扫表取数据，将数据下发给物联网络中的终端设备（比如风扇控制板），从而来控制风扇的开跟关。

# 2.困境 #

采集控制端需要到数据库中去扫表。这个扫表操作会带来几个问题：

## 2.1 锁表风险 ##

扫表会有锁表风险，当该DBContext被占用的时候，其他线程不能实时使用此DBContext。

## 2.2 实时性差 ##

在物联网系统中，数据会非常多，比如有10000台设备，每台设备有100个采集控制点，则控制点最多可能会达到100W数据，这样去扫表，不仅占用DBContext上下文的时间会很长，而且实时性会很差。

## 2.3 增加编程复杂性 ##

增加了采集服务端编程的复杂性。

## 2.4 实时效果 ##

用户体验效果较差：客户点了开关控制风扇打开，然后底端设备需要很长时间才能真正打开。

# 3.解决方案 #

使用消息订阅发布方法。RabbitMQ比较重，故这里选用Redis的订阅发布功能，而且很多情况下Redis已经被作为缓存在引用，详见如下。

## 3.1 前端传值给服务端 ##

前端将实时控制值以Restful API形式通过IP地址端口号+路由（比如：192.168.2.106:5000/ControlConfig）将此值传递给服务端。

## 3.2 服务端通过消息传给采集控制端 ##

这里通过nuget获得CSRedisCore,来操作Redis的订阅发布功能。采集控制端订阅消息。服务端发布消息。这样操作达到了如下目的：2.1不用经过数据库消息的实时传递；2.2 实时性好；2.3 编程也简单；2.4 实时效果好。

# 4.详细代码设计 #

## 4.1 CSRedisCore ##

CSRedis 是 redis.io 官方推荐库，支持 redis-trib集群、哨兵、私有分区与连接池管理技术，简易 RedisHelper 静态类。  
**[https://www.nuget.org/packages/CSRedisCore/][https_www.nuget.org_packages_CSRedisCore]**  
通过Nuget获得CSRedisCore库

## 4.2 接口设计如下 ##

详细说明参考注释。

using CSRedis;
    namespace IBMS.Infrastruct.Redis
    {
        public interface IRedisMQ
        {   //连接Redis
            CSRedisClient ConnectCSRedis();
            //订阅频道
            void SubscribeCSRedis(string ChannelName);
            //把message异步发布Redis的频道
            void PublishAsyncCSRedis(string channel, string message);
            //释放Redis
            void DisposeCSRedis();
            //订阅接受下来的msg的方法
            void Rcv(string Msg, string channel);
        }
    }

## 4.3 接口实现如下 ##

详细说明见注释

using System;
    using CSRedis;
    using IBMS.Infrastruct.Appsetting;
    
    namespace IBMS.Infrastruct.Redis
    {
        public class RedisMQ : IRedisMQ
        {
            //读取连接Redis字符串
            private readonly string connectRedis = Appsettings.app(new string[] { "AppSettings", "RedisCaching", "ConnectionString" });//按照层级的顺序，依次写出来     
            //定义一个Redis客户端对象
            CSRedisClient _RedisMQ;
            //连接Redis
            public CSRedisClient ConnectCSRedis()
            {           
               return _RedisMQ = new CSRedisClient(connectRedis);
            }
            //释放Redis
            public void DisposeCSRedis()
            {
                _RedisMQ.Dispose();
            }
           //异步发布消息到Redis的某个频道
            public void PublishAsyncCSRedis(string channelName, string message)
            {
                _RedisMQ.PublishAsync(channelName, message);
            }
    
            //如果自己需要用消息值，需要想方法返回数据
            //订阅消息的处理方法
            public void Rcv(string channel, string Msg)
            {
                Console.WriteLine($"{DateTime.Now.ToLongDateString()}|Rcv:{channel},Msg:{Msg}");
            }
            //订阅消息
            public void SubscribeCSRedis(string ChannelName)
            {     
                _RedisMQ.Subscribe((ChannelName, msg => Rcv(msg.Channel, msg.Body)));
            }
    
        }
    }

## 4.4 ConfigureServices中依赖注入 ##

在Startup.cs中的ConfigureServices方法进行依赖注入，如下。  
`services.AddScoped<IRedisMQ, RedisMQ>();`

## 4.5 创建一个RedisMQ的消息对象 ##

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在Controller里定义创建一个消息对象，这一步的前提是需要依赖注入，依赖注入在某种意义上跟C语言的typedef有点像，将typedef会将控制权交给编译器，编译器定义新类型，然后程序运行之后就可以就可以随意通过新类型来定义对象。  
`IRedisMQ _RedisMQ =new RedisMQ();`

## 4.6 实现层代码设计 ##

// PUT: api/ControlConfig/5
            [HttpPut]
            public async Task  Update([FromBody] ControlConfig ControlConfig)
            {
               _RedisMQ.ConnectCSRedis();
               _RedisMQ.SubscribeCSRedis("web");
               _RedisMQ.PublishAsyncCSRedis("web", $"add at{DateTime.Now}");
               _RedisMQ.PublishAsyncCSRedis("web", $"{SerializeHelper.Serialize(ControlConfig)}");
               Console.ReadKey();
               _RedisMQ.DisposeCSRedis();
            }

# 5.效果 #

## 5.1 打开风扇按钮 ##

![1606616-20190612212818774-1666623288.jpg][]

## 5.2 RedisDesktopManager工具中观察 ##

在RedisDesktopManager的命令行窗口中输入PSUBSCRIBE web，进行订阅web频道，如下  
![1606616-20190612212912578-1566485751.jpg][]

## 5.3 观察web频道输出信息 ##

在前端控制了风扇打开操作之后如5.1，在RedisDesktopManager观察web频道输出信息  
![1606616-20190612212922032-837933723.jpg][]

## 5.4 观察实际风扇效果 ##

风扇实时打开。  
**备注:采集控制端跟设备端是基于TCP长连接组网方式，协议用的是基于MODBUS的变种，比如加入我们自己的包头包尾包类型等信息，这里不做展开**

# 6 框架图 #

补上一张框架图，拖到浏览器新窗口，点击放大即可清晰浏览，采用亿图制作，以便更好理解。  
![1606616-20190613094144242-347056661.png][]

[https_www.nuget.org_packages_CSRedisCore]: https://www.nuget.org/packages/CSRedisCore/
[1606616-20190612212818774-1666623288.jpg]: /images/20220114/d553268f82ce4855a19129cbf5b396f0.png
[1606616-20190612212912578-1566485751.jpg]: /images/20220114/1e158a8940fb42dfa9247fcb62057c9c.png
[1606616-20190612212922032-837933723.jpg]: /images/20220114/0db5a2bec9f54287a77a5a32d74670bc.png
[1606616-20190613094144242-347056661.png]: /images/20220114/dbc5f4afe9764c7489222510ec3602ee.png