Redis事务和watch
redis的事务
严格意义来讲,redis的事务和我们理解的传统数据库(如mysql)的事务是不一样的。
redis中的事务定义
Redis中的事务(transaction)是一组命令的集合。
事务同命令一样都是Redis的最小执行单位,一个事务中的命令要么都执行,要么都不执行。事务的原理是先将属于一个事务的命令发送给Redis,然后再让Redis依次执行这些命令。
Redis保证一个事务中的所有命令要么都执行,要么都不执行。如果在发送EXEC命令前客户端断线了,则Redis会清空事务队列,事务中的所有命令都不会执行。而一旦客户端发送了EXEC命令,所有的命令就都会被执行,即使此后客户端断线也没关系,因为Redis中已经记录了所有要执行的命令。
除此之外,Redis的事务还能保证一个事务内的命令依次执行而不被其他命令插入。试想客户端A需要执行几条命令,同时客户端B发送了一条命令,如果不使用事务,则客户端B的命令可能会插入到客户端A的几条命令中执行。如果不希望发生这种情况,也可以使用事务。
redis事务持久性
事务不过是用队列包裹起了一组 Redis 命令,并没有提供任何额外的持久性功能,所以事务的持久性由 Redis 所使用的持久化模式决定:
- 在单纯的内存模式下,事务肯定是不持久的。
- 在 RDB 模式下,服务器可能在事务执行之后、RDB 文件更新之前的这段时间失败,所以 RDB 模式下的 Redis 事务也是不持久的。
- 在 AOF 的“总是 SYNC ”模式下,事务的每条命令在执行成功之后,都会立即调用 fsync 或 fdatasync 将事务数据写入到 AOF 文件。但是,这种保存是由后台线程进行的,主线程不会阻塞直到保存成功,所以从命令执行成功到数据保存到硬盘之间,还是有一段非常小的间隔,所以这种模式下的事务也是不持久的。
- 其他 AOF 模式也和“总是 SYNC ”模式类似,所以它们都是不持久的。
redis隔离性和一致性
redis事务在执行的过程中,不会处理其它命令,而是等所有命令都执行完后,再处理其它命令(满足隔离性)
redis事务在执行过程中发生错误或进程被终结,都能保证数据的一致性;(详见参考资料1)
事务的应用
事务的应用非常普遍,如银行转账过程中A给B汇款,首先系统从A的账户中将钱划走,然后向B的账户增加相应的金额。这两个步骤必须属于同一个事务,要么全执行,要么全不执行。否则只执行第一步,钱就凭空消失了,这显然让人无法接受。
和传统的事务不同
和传统的mysql事务不同的事,即使我们的加钱操作失败,我们也无法在这一组命令中让整个状态回滚到操作之前
事务的错误处理
如果一个事务中的某个命令执行出错,Redis会怎样处理呢?要回答这个问题,首先需要知道什么原因会导致命令执行出错。
语法错误
语法错误指命令不存在或者命令参数的个数不对。比如:
redis>MULTI
OK
redis>SET key value
QUEUED
redis>SET key
(error)ERR wrong number of arguments for 'set' command
redis> errorCOMMAND key
(error) ERR unknown command 'errorCOMMAND'
redis> EXEC
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.
跟在MULTI命令后执行了3个命令:一个是正确的命令,成功地加入事务队列;其余两个命令都有语法错误。而只要有一个命令有语法错误,执行EXEC命令后Redis就会直接返回错误,连语法正确的命令也不会执行。
这里需要注意一点:
Redis 2.6.5之前的版本会忽略有语法错误的命令,然后执行事务中其他语法正确的命令。就此例而言,SET key value会被执行,EXEC命令会返回一个结果:1) OK。
运行错误
运行错误指在命令执行时出现的错误,比如使用散列类型的命令操作集合类型的键,这种错误在实际执行之前Redis是无法发现的,所以在事务里这样的命令是会被Redis接受并执行的。如果事务里的一条命令出现了运行错误,事务里其他的命令依然会继续执行(包括出错命令之后的命令),示例如下:
redis>MULTI
OK
redis>SET key
QUEUED
redis>SADD key
QUEUED
redis>SET key
QUEUED
redis>EXEC
) OK
) (error) ERR Operation against a key holding the wrong kind of value
) OK
redis>GET key
""
可见虽然SADD key 2出现了错误,但是SET key 3依然执行了。
Redis的事务没有关系数据库事务提供的回滚(rollback)功能。为此开发者必须在事务执行出错后自己收拾剩下的摊子(将数据库复原回事务执行前的状态等,这里我们一般采取日志记录然后业务补偿的方式来处理,但是一般情况下,在redis做的操作不应该有这种强一致性要求的需求,我们认为这种需求为不合理的设计)。
Watch命令
大家可能知道redis提供了基于incr命令来操作一个整数型数值的原子递增,那么我们假设如果redis没有这个incr命令,我们该怎么实现这个incr的操作呢?
那么我们下面的正主watch
就要上场了。
如何使用watch命令
正常情况下我们想要对一个整形数值做修改是这么做的(伪代码实现):
val = GET mykey
val = val +
SET mykey $val
但是上述的代码会出现一个问题,因为上面吧正常的一个incr(原子递增操作)分为了两部分,那么在多线程(分布式)环境中,这个操作就有可能不再具有原子性了。
研究过java的juc包的人应该都知道cas,那么redis也提供了这样的一个机制,就是利用watch
命令来实现的。
watch命令描述
WATCH命令可以监控一个或多个键,一旦其中有一个键被修改(或删除),之后的事务就不会执行。监控一直持续到EXEC命令(事务中的命令是在EXEC之后才执行的,所以在MULTI命令后可以修改WATCH监控的键值)
利用watch实现incr
具体做法如下:
WATCH mykey
val = GET mykey
val = val +
MULTI
SET mykey $val
EXEC
和此前代码不同的是,新代码在获取mykey的值之前先通过WATCH命令监控了该键,此后又将set命令包围在事务中,这样就可以有效的保证每个连接在执行EXEC之前,如果当前连接获取的mykey的值被其它连接的客户端修改,那么当前连接的EXEC命令将执行失败。这样调用者在判断返回值后就可以获悉val是否被重新设置成功。
注意点
由于WATCH命令的作用只是当被监控的键值被修改后阻止之后一个事务的执行,而不能保证其他客户端不修改这一键值,所以在一般的情况下我们需要在EXEC执行失败后重新执行整个函数。
执行EXEC命令后会取消对所有键的监控,如果不想执行事务中的命令也可以使用UNWATCH命令来取消监控。
实现一个hsetNX函数
我们实现的hsetNX这个功能是:仅当字段存在时才赋值。
为了避免竞态条件我们使用watch
和事务来完成这一功能(伪代码):
WATCH key
isFieldExists = HEXISTS key, field
if isFieldExists is
MULTI
HSET key, field, value
EXEC
else
UNWATCH
return isFieldExists
在代码中会判断要赋值的字段是否存在,如果字段不存在的话就不执行事务中的命令,但需要使用UNWATCH命令来保证下一个事务的执行不会受到影响。
优化网络特性
将多个命令打包批量发送到redis服务器执行,减少网络交互,优化性能,可能的解决方案:
- 对于所有的get/set操作,可使用现有的mget/mset指令;
- 对于各种不同类型的更新操作,可使用lua脚本将命令打包后,发送到服务器端一次执行;
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