Redis面试——事务

一、Redis原子性是什么？

（1）单个命令的原子性

原子性是指一组操纵，要么全部实行成功，要么全部失败。Redis 中的单个命令是天然原子性的，由于 Redis 的命令实行采用单线程模子，同一时间只会实行一个命令，不会出现并发修改数据的情况
（2）Redis 多线程处理请求的流程

如果现在有多个客户端给 Redis 发送请求，Redis 从 6.0 版本开始引入多线程，多线程仅用于处理网络 I/O 操纵。多个 I/O 线程会并行地吸收并剖析这些请求，将其剖析成命令，每个命令会被标记所属的客户端。然后，I/O 线程将这些命令放入全局队列中。之后，Redis 的主线程（单线程）会从全局队列中依次取出命令并实行，保证了每个命令实行的原子性。当一个命令实行完毕，实行结果会被存放在对应的客户端结果缓冲区，I/O 线程再将结果从缓冲区取出并相应给客户端。需要注意的是，单个命令具有原子性，但多个命令默认情况下可能会被其他客户端的命令交织实行，若要保证多个命令的原子性，可以使用 Redis 的事务（MULTI、EXEC等命令）或 Lua 脚本
二、怎样保证多个操纵的原子性？

假设你要实现一个原子性的操纵：检查键 counter 是否存在，若存在就将其值加 1，若不存在则将其初始化为 1
（1）Lua脚本

• Lua 脚本代码示例：
  1. -- 获取键 "counter" 的值
  2. local value = redis.call('GET', 'counter')
  3. if value then
  4.     -- 如果键存在，将其值加 1
  5.     return redis.call('INCR', 'counter')
  6. else
  7.     -- 如果键不存在，将其初始化为 1
  8.     redis.call('SET', 'counter', 1)
  9.     return 1
  10. end

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• 在 Redis 中实行 Lua 脚本：
  1. 127.0.0.1:6379> EVAL "local value = redis.call('GET', 'counter') if value then return redis.call('INCR', 'counter') else redis.call('SET', 'counter', 1) return 1 end" 0
  2. (integer) 1

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• 解释：
  
  
  • 这里的 EVAL 命令用于实行 Lua 脚本
    
  • 第一个参数是 Lua 脚本的内容
    
  • 0 表示脚本中不涉及键名参数
    
  
  

（2）事务

• 事务实行步骤：
  1. 127.0.0.1:6379> MULTI
  2. OK
  3. 127.0.0.1:6379> GET counter
  4. QUEUED
  5. 127.0.0.1:6379> INCR counter
  6. QUEUED
  7. 127.0.0.1:6379> EXEC
  8. 1) (nil)
  9. 2) (integer) 1

  复制代码
• 解释：
  
  
  • MULTI：开启一个事务
    
  • GET counter 和 INCR counter：这两个命令会被放入事务队列中，并不会立即实行，Redis 会返回 QUEUED 表示命令已入队
    
  • EXEC：实行事务队列中的所有命令。在这个例子中，起首实验获取 counter 的值，由于初始时 counter 不存在，所以返回 (nil)，接着对 counter 举行自增操纵，使其值变为 1
    
  
  

三、Lua脚本 vs 事务

（1）传输与实行流程及效率对比

• Lua 脚本：客户端会一次性把 Lua 脚本发送给 Redis 服务器。对于 Redis 而言，它会将这个 Lua 脚本当作一个完整的原子操纵来实行，在脚本实行期间不会行止理其他客户端的命令请求，如同实行一条单一命令。由于只需一次网络传输，减少了网络往返的开销，所以在传输效率上通常更有优势
  
• 事务：当客户端输入 MULTI 命令并发送给服务器，在 Redis 开启多线程的情况下，I/O 线程负责吸收和剖析该请求。MULTI 命令不会进入全局命令队列，而是标记取客户端事务的开启。后续客户端发送的除 EXEC、DISCARD、UNWATCH 之外的命令，都会被暂存到该客户端对应的事务队列中。直到客户端发送 EXEC 命令，此时客户端的 Socket 会被 epoll 监测到有可读事件，Redis 的主线程（单线程）会从该客户端的事务队列里依次取出命令并实行。并且会将事务队列中的所有命令实行完毕后，才会行止理其他客户端的命令。不过，事务需要多次网络传输（每次发送一个命令），相比 Lua 脚本的单次传输，网络开销更大，在数据量较大或者网络延迟较高的场景下，Lua 脚本的效率优势会更明显
  

（2）错误处理机制

• Lua 脚本：Lua 脚本在实行时，Redis 会以单线程原子性地实行整个脚本。一旦脚本里的某个 Redis 命令实行出错，脚本会立即停止实行，并且立刻向客户端返回错误信息，后续的命令不会再被实行，保证了脚本操纵的原子性
  
• 事务：
  
  
  • 入队错误：如果在命令入事务队列时就被检测出错误（比方命令格式错误、使用了不存在的命令等），Redis 会立刻向客户端返回错误信息，整个事务不会被实行，事务队列中的所有命令都会被丢弃
    
  • 实行错误：在 Redis 2.6.5 及之后的版本中，如果事务里的某个命令在实行阶段出错（比方对非数值类型的键实行 INCR 操纵），Redis 会继续实行事务中剩余的命令，直至事务竣事。最终返回给客户端的结果数组里，实行出错的命令对应的结果会显示错误信息，这意味着事务中的部分操纵可能会生
    
  
  

四、事务中的watch命令

• 在 Redis 中，WATCH 命令的工作机制如下：当客户端 B 在使用 MULTI 开启一个事务之前，使用 WATCH 命令监控了它要在事务中操纵的键。今后，客户端 B 可以将一系列命令通过 MULTI 命令加入事务队列，直到发送 EXEC 命令
  
• 当客户端 B 发送 EXEC 指令后，该指令入队，Redis 在预备实行事务队列中的命令之前，会检查被 WATCH 命令监控的键是否被修改过。在客户端 B 发送 EXEC 命令到 Redis 单线程开始实行这个事务中的命令期间，如果客户端 A 等其他客户端对其中被监控的键举行了修改，那么 Redis 会让客户端 B 的事务实行失败，EXEC 命令会返回 (nil)，并且清空客户端 B 的事务队列，不会实行事务队列中的任何指令
  

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