面试题：Redis频道退订：如何处理大规模退订的一致性问题

Question

假设在一个高并发的系统中，存在大量客户端同时对Redis频道执行退订操作。在这种情况下，如何保证数据一致性，避免出现部分客户端退订成功但其他客户端仍收到相关消息的情况？请详细说明你设计的解决方案，包括可能用到的Redis命令、数据结构以及一致性保障机制。

Answer 1

1. 使用Redis事务（Multi - Exec）
   • Redis命令：使用MULTI开启事务，UNSUBSCRIBE命令用于退订频道，EXEC提交事务。例如：

   MULTI
   UNSUBSCRIBE channel1
   EXEC
   

   • 数据结构：这里主要涉及Redis的频道订阅结构。Redis内部维护了订阅者和频道的映射关系，当执行UNSUBSCRIBE时，实际上是修改这个映射关系。
   • 一致性保障机制：Redis事务的特性保证了事务块内的命令要么全部执行成功，要么全部不执行。所以在退订操作中，使用事务可以确保退订操作的原子性，避免部分成功部分失败的情况。
2. 基于Lua脚本
   • Redis命令：在Lua脚本中可以调用redis.call('UNSUBSCRIBE', 'channel1')这样的命令。通过EVAL命令执行Lua脚本，例如：EVAL "return redis.call('UNSUBSCRIBE', 'channel1')" 0
   • 数据结构：同样涉及频道订阅数据结构。Lua脚本在Redis中是原子执行的，它可以访问和修改Redis的数据结构。
   • 一致性保障机制：Lua脚本在Redis中执行是原子的，所有客户端的退订操作通过Lua脚本执行可以保证一致性。并且Lua脚本可以处理更复杂的逻辑，例如在退订前先检查是否有相关的未处理消息等。
3. 使用发布 - 订阅（Pub - Sub）的替代方案
   • Redis命令：可以使用SET和GET命令配合。例如，维护一个记录订阅状态的键值对，如SET subscription:client1 channel1表示客户端1订阅了频道1，退订时使用DEL subscription:client1。
   • 数据结构：使用Redis的字符串类型来记录订阅关系。通过键值对来标识客户端和其订阅的频道。
   • 一致性保障机制：在发送消息前，先检查订阅状态。例如，通过GET subscription:client1获取客户端1的订阅状态，只有当状态表明订阅时才发送消息。这样可以避免在退订过程中消息误发的情况。同时，这种方式也可以结合事务或Lua脚本来进一步保证操作的原子性和一致性。