基于Redis消息的订阅发布应用场景

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/
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
        static CSRedisClient _RedisMQ;
        //连接Redis
        public CSRedisClient ConnectCSRedis()
        {       
            //如果已经连接实例，直接返回
            if (_RedisMQ != null)
            {
                return _RedisMQ;
            }    
           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

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

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

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

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。

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