公共号码池redis实现方案
概述
在企业级呼叫模型中，号码资源总是有限的，企业员工在使用有限的号码资源外呼时，就会有号码冲突的问题，如何解决多人共用少量号码的选号问题？
最近有一个新的业务需求，需要解决公共号码池的选号问题，号码池中的号码也有诸多约束，本文从这个需求中的号码池功能点出发，谈一谈使用redis实现分布式公共号码池的选号模型。
环境
centos：CentOS release 7.0 (Final)或以上版本
freeswitch：v1.8.7
GCC：4.8.5
redis集群版本：redis-3.0.7
需求描述
客户应用下对应一个公共号码池，号码池功能描述如下：
1， 号码池中的号码可以随时添加，删除。
2， 号码池中的号码有注册在线状态和下线状态。
3， 当客户需要外呼时，要对号码池中的号码进行占用，占用状态的号码不能再次占用。呼叫结束后，占用结束恢复空闲状态。
外显号码的约束：
1，号码不能并发。
2，号码有在线状态。
3，号码状态变更支持分布式多线程。
需求分析
号码的状态区分，呼叫状态分idle/busy，在线状态分up/down。
号码的事件区分，add，del，reg，unreg，call，hangup。
号码的事件触发需要满足分布式，即多台服务器的多线程会同时触发号码的不同事件。
数据模型选择redis的list列表和hash哈希表俩种数据结构来保存号码池数据。
其中使用list保存idle+up的号码，使用hash保存号码池中全量号码的当前状态。
多个数据结构的redis操作，又要满足分布式，就要想办法把多个操作合并为原子操作，可选的方向有事务和lua脚本俩种方案。
在这里我们使用lua脚本的实现方案，可操作性更强，redis接口操作更方便，易扩展。
数据模型
redis的数据结构增加俩个，分别保存空闲在线的号码列表和全量号码状态。
空闲在线号码列表，LIST类型，KEY为{numpool}:idle:up，value为NUMBER。
全量号码状态，HASH类型，KEY为{numpool}:numstate，FIELD为NUMBER，value为json格式字符串。
{
"callstate":0, //呼叫状态，0-idle，1-busy
"regstate":0 //在线状态，0-down，1-up
}
几个注意的点：
为什么选择LIST，不选SET。原本想选择SET，使用SPOP命令随机选号，但是lua脚本中不能调用随机命令，退而求其次选择LIST。
为什么KEY中使用{numpool}的前缀。在redis集群环境下，LUA脚本和脚本中使用到的所有的KEY必须要保证落在同一个SLOT中。所以使用{numpool}这种hash-tag格式的前缀来保证多个keys在redis的同一个SLOT。
脚本逻辑
对于号码状态的变更定义一个状态机迁移表，所有的状态和事件都在表中可以找到对应的处理流程。
num_state_table
{
号码当前状态 事件 后续状态 处理
nodata add idle+down 增加号码状态
nodata del nodata 返回成功
nodata reg nodata 返回失败
nodata unreg nodata 返回失败
nodata call nodata 返回失败
nodata hangup nodata 返回失败
idle+up add idle+up 返回成功
idle+up del nodata 删除号码状态，删除空闲号码
idle+up reg idle+up 返回成功
idle+up unreg idle+down 修改号码状态，删除空闲号码
idle+up call busy+up 修改号码状态，删除空闲号码
idle+up hangup idle+up 返回错误
idle+down add idle+down 返回成功
idle+down del nodata 删除号码状态
idle+down reg idle+up 修改号码状态，添加空闲号码
idle+down unreg idle+down 返回成功
idle+down call idle+down 返回错误
idle+down hangup idle+down 返回错误
busy+up add busy+up 返回成功
busy+up del nodata 删除号码状态
busy+up reg busy+up 返回成功
busy+up unreg busy+down 修改号码状态
busy+up call busy+up 返回错误
busy+up hangup idle+up 修改号码状态，添加空闲号码
busy+down add busy+down 返回成功
busy+down del nodata 删除号码状态
busy+down reg busy+up 修改号码状态
busy+down unreg busy+down 返回成功
busy+down call busy+down 返回错误
busy+down hangup idle+down 修改号码状态
}
数据结构和状态机定义好之后，脚本的逻辑就比较简单了，下面写了一个示例流程。
local statejson = redis.call('HGET', '{numpool}:numstate', number)
local state = cjson.decode(statejson)
if (0 == state.callstate and 1 == state.regstate and 'unreg' == eventtype) //state: idle+up
then
local newstate = {
callstate = 0,
regstate = 0
}
end
local newstatejson = cjson.encode(newstate)
redis.call('HSET', '{numpool}:numstate', number, newstatejson)
redis.call('LREM', '{numpool}:idle:up', -1, number)
return "1"
调用方法
假设lua脚本的名称为numpool.lua。
redis集群的IP为192.168.0.1:6666,192.168.0.2:6666,192.168.0.3:6666。
lua脚本需要预先load加载到redis的3个master主节点，加载命令如下
./redis-cli -h 192.168.0.1 -p 6666 SCRIPT LOAD "$(cat numpool.lua)"
"6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d"
加载人员需要把命令返回的sha值（6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d）记录并写入模块对应的配置文件中，供业务代码调用时使用。
lua脚本调用命令如下
evalsha 6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d 1 {numpool} $eventtype [$number]
详细的命令格式介绍这里就不再介绍，有需要可以另外查找。
命令示例：
新增号码
evalsha 6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d 1 {numpool} add 123456
呼叫选号
evalsha 6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d 1 {numpool} call
号码上线
evalsha 6f05c87dd30ac0882ecd4a2516eb8cbc575be07d 1 {numpool} reg 123456
总结
redis的lua脚本模式很强大，可以解决redis多命令执行的事务性问题。
同时，在redis的集群模式下，也有很多坑和问题需要避免，比如key名的问题，比如随机命令的问题。
空空如常
求真得真
