淺談Redis如何應對並發訪問

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前言

項目中經常會遇到這種場景，我們需要先將Redis數據讀取到本地，然後進行修改，修改完成後在將數據寫回Redis，這種讀取-修改-寫回操作，我們稱之為RMW操作。當有多個客戶端對同一份數據執行RMW操作的話，Redis如何保證RMW操作涉及的代碼以原子性方式執行？

原子性操作

Redis的原子性操作是一種無鎖操作，即可以保證並發控制，還能減少系統對並發性能的影響，

單命令模式

把Redis多個操作實現成一個操作，即為單命令模式。

Redis提供瞭INCR/DECR命令，可以對數據進行增值/減值操作，而且它們本身就是單個命令操作，Redis單線程模式，執行命令時具有互斥性。

示例說明

 public Long getIncrNumber(String key,long alive) 
    {
        RedisAtomicLong entityIdCounter = new RedisAtomicLong(key, redisTemplate.getConnectionFactory());
        Long incrNum = entityIdCounter.getAndIncrement();
        if (null == incrNum || incrNum.longValue()==0) 
        {
            entityIdCounter.expire(alive,TimeUnit.MILLISECONDS);
            incrNum = entityIdCounter.getAndIncrement();
        }
        return incrNum;
    }

說明：采用Reids的INCR命令，如果不存在的key則設置過期時間，如果key存在則進行遞增操作返回。所以如果我們執行RMW操作進行相關的遞增或者遞減操作時，Redis提供的INCR和DECY命令可以保證並發控制。

多命令模式

當我們不是執行簡單的加加減減操作，而是更加復雜的邏輯判斷或者其他操作時，Redis是無法保證原子性，所以需要將多個操作寫到一個Lua腳本中，Redis會把Lua腳本作為一個整體執行，在執行過程中不會被其他命令打斷，從而保證瞭操作的原子性。

lua簡介

Lua是一種輕量小巧的腳本語言，用標準C語言編寫並以源代碼形式開放， 其設計目的是為瞭嵌入應用程序中，從而為應用程序提供靈活的擴展和定制功能。

示例說明

接口進行限流操作，同一用戶3秒內不能重復訪問，我們可以通過lua腳本來實現。

local key = KEYS[1]
local count = tonumber(ARGV[1])
local time = tonumber(ARGV[2])
local current = redis.call('get', key)
if current and tonumber(current) > count then
    return tonumber(current)
end
current = redis.call('incr', key)
if tonumber(current) == 1 then
    redis.call('expire', key, time)
end
return tonumber(current)

說明：key、count、time為三個傳入參數，分別代表Redis的key、次數和過期時間。通過get獲取key對應的值，獲取的值為時間內訪問接口的次數，如果為第一次訪問則返回的為null，此時需要對當前key進行自增1操作，如果返回為數字，則需要判斷返回的數字是否已經超過瞭cout值，如果超過說明已經超過限流瞭，直接返回。

建議

  • 1.編寫lua腳本不要進行復雜耗時的計算邏輯，否則執行lua時間過長，會導致Redis主線程阻塞。
  • 2.lua腳本盡量簡單，不要把所有的操作都放入到lua腳本中執行，這樣會導致Redis執行腳本的時間增加，同時也會降低Redis的並發性能。

事務

關於事務保證原子性，采用的watch命令其原理和樂觀鎖的實現原理類似，詳情可以參考juejin.cn/post/712582… 文章，本文就不在具體闡述。

加鎖

關於Redis的分佈式鎖的實現，後續的章節進行詳情說明。高並發環境下加鎖雖然能夠保證正確性，但是也會帶來其他的問題：

  • 加鎖操作過多會降低系統的並發訪問性能
  • Redis客戶端要加鎖，需要使用分佈式鎖，而分佈式鎖實現復雜，增加復雜度。

總結

本文講解瞭針對並發訪問Redis如何保證原子性操作，針對不同的業務場景，選擇合適的方案，更多相關Redis 並發訪問內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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