面试题：Redis订阅信息审计中的一致性问题

Question

在对Redis订阅信息进行审计时，如何保证审计数据与Redis实际订阅信息的一致性？假设存在高并发的订阅和取消订阅操作，描述你会采取的技术手段和应对策略。

Answer 1

技术手段

1. 使用事务（MULTI/EXEC）：在Redis中，事务可以将多个命令打包成一个原子操作。对于订阅和取消订阅操作，可以将其包含在事务中。例如，在审计时，先开启事务，执行获取订阅信息的命令，然后提交事务。这样可以确保在获取订阅信息的过程中，其他高并发的订阅和取消订阅操作不会干扰，保证获取到的数据一致性。

MULTI
SUBSCRIBE channel1
GET audit_data_key
EXEC

2. 使用Lua脚本：Lua脚本在Redis中也是原子执行的。可以编写Lua脚本来完成订阅、取消订阅以及审计数据的获取操作。这样在脚本执行期间，不会被其他命令打断，保证了数据的一致性。

-- 获取当前订阅信息
local subscription_info = redis.call('PUBSUB', 'NUMSUB')
-- 这里可以对subscription_info进行处理，例如更新审计数据
redis.call('SET', 'audit_data_key', subscription_info)
return subscription_info

3. 利用发布/订阅机制自身特性：Redis的发布/订阅机制是基于事件驱动的。可以在每次订阅或取消订阅操作时，发布一个自定义的消息，审计程序监听这个消息，并在接收到消息后更新审计数据。这样可以实时同步审计数据与实际订阅信息。

import redis

r = redis.Redis()

def subscribe_handler(message):
    # 根据message内容更新审计数据
    pass

p = r.pubsub()
p.subscribe(**{'audit_subscription_channel': subscribe_handler})
p.run_in_thread(sleep_time=0.01)

应对策略

1. 版本控制：为审计数据和实际订阅信息维护一个版本号。每次订阅或取消订阅操作成功后，版本号递增。审计时，不仅获取订阅信息，也获取版本号。如果在审计过程中版本号发生变化，说明有新的操作发生，需要重新获取数据，直到在获取数据期间版本号保持不变，确保数据一致性。
2. 缓存与定期同步：在高并发场景下，频繁获取实际订阅信息可能会对Redis性能产生影响。可以设置一个缓存来存储审计数据，并定期与Redis实际订阅信息进行同步。在同步期间，采用上述技术手段保证数据一致性。例如，每10秒同步一次，同步时使用事务或Lua脚本获取最新的订阅信息并更新缓存。
3. 队列处理：将订阅和取消订阅操作放入队列中，审计程序从队列中按顺序处理这些操作。这样可以保证操作的顺序性，避免高并发带来的混乱。在处理每个操作时，更新审计数据，确保审计数据与实际订阅信息的一致性。可以使用Redis的List数据结构作为队列。

import redis

r = redis.Redis()

def enqueue_operation(operation):
    r.rpush('subscription_operation_queue', operation)

def process_queue():
    while True:
        operation = r.lpop('subscription_operation_queue')
        if operation:
            # 根据operation内容更新审计数据
            pass