Redis_如何保證原子操作

 

需求：兩個客戶端同時對[key1]執行自增操作，不會相互影響

 

操作：下面兩個客戶端併發操作會導致[key1]輸出結果與預期不一致

1. [客戶端一]讀取[key1]，值爲[1]
2. [客戶端二]讀取[key1]，值爲[1]
3. [客戶端一]將[key1]自增1，值爲[2]
4. [客戶端二]將[key1]自增1，值爲[2]
5. [客戶端一]輸出[key1]，值爲[2]
6. [客戶端二]輸出[key2]，值爲[2]

 

解決思路

1. [客戶端一]、[客戶端二]的R（讀）、M（自增）、W（寫）三個操作作爲一個原子操作執行
2. [客戶端]對RMW整個操作過程加鎖，加鎖期間其它客戶端不能對[key1]執行寫操作
3. Lua腳本

 

思路一：單命令操作

1. 概念

Redis 提供了 INCR/DECR/SETNX 命令，把RMW三個操作轉變爲一個原子操作 Redis 是使用單線程串行處理客戶端的請求來操作命令，所以當 Redis 執行某個命令操作時，其他命令是無法執行的，這相當於命令操作是互斥執行的

 

思路二：加鎖

1. 概念

加鎖主要是將多客戶端線程調用相同業務方法轉換爲串行化處理，比如多個客戶端調用同一個方法對某個鍵自增（這裏不考慮其它方法或業務會對該鍵同時執行自增操作）
 
調用SETNX命令對某個鍵進行加鎖（如果獲取鎖則執行後續RMW操作，否則直接返回未獲取鎖提示） 執行RMW業務操作 調用DEL命令刪除鎖

　　

2. 加鎖風險一

假如某個客戶端在執行了SETNX命令加鎖之後，在後面操作業務邏輯時發生了異常，沒有執行 DEL 命令釋放鎖。 
該鎖就會一直被這個客戶端持有，其它客戶端無法拿到鎖，導致其它客戶端無法執行後續操作。 

解決思路：給鎖變量設置一個過期時間，到期自動釋放鎖 

SET key value [EX seconds | PX milliseconds] [NX]

 

3. 加鎖風險二

如果客戶端 A 執行了 SETNX 命令加鎖後，客戶端 B 執行 DEL 命令釋放鎖，此時，客戶端 A 的鎖就被誤釋放了。如果客戶端 C 正好也在申請加鎖，則可以成功獲得鎖。 

解決思路：加鎖操作時給每個客戶端設置一個唯一值（比如UUID），唯一值可以用來標識當前操作的客戶端。在釋放鎖操作時，客戶端判斷當前鎖變量的值是否和唯一標識相等，只有在相等的情況下，才能釋放鎖。（同一客戶端線程中加鎖、釋放鎖） 

SET lock_key unique_value NX PX 10000

 

思路三：Lua腳本

 

1. 概念

多個操作寫到一個 Lua 腳本中（Redis 會把整個 Lua 腳本作爲一個整體執行，在執行的過程中不會被其他命令打斷，從而保證了 Lua 腳本中操作的原子性）

 

2. 需求

限制所有客戶端在一定時間範圍內對某個方法（鍵）的訪問次數。客戶端 IP 作爲 key，某個方法（鍵）的訪問次數作爲 value

 

3. 腳本

local current current = redis.call("incr",KEYS[1]) 

if tonumber(current) == 1 
then redis.call("expire",KEYS[1],60) 
end

 

4. 調用執行

redis-cli --eval lua.script keys , args