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2022年Redis最新面试题 - Redis事务

wptr33 2024-12-22 21:12 96 浏览

事务

  • 怎么理解 Redis 事务?
  • Redis事务执行过程
  • Redis事务的一些使用场景
  • Redis事务与Redis pipeline的区别
  • 集群模式下Redis事务如何保证原子性

#怎么理解 Redis 事务?

出现概率: ★★★★

Redis事务的本质是一组命令的集合。事务支持一次执行多个命令,一个事务中所有命令都会被序列化。在事务执行过程,会按照顺序串行的执行队列中的命令,其他客户端提交的命令请求不会插入到事务执行命令序列中。

总结说:Redis事务就是一次性、顺序性、排他性的执行一个队列中的一系列命令。

1)、Redis事务相关命令和使用

MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和 WATCH 是 Redis 事务相关的命令。

  • MULTI: 开启事务,redis会将后续的命令逐个放入队列中,然后使用EXEC命令来原子化执行这个命令系列。
  • EXEC: 执行事务中的所有操作命令。
  • DISCARD: 取消事务,放弃执行事务块中的所有命令。
  • WATCH: 监视一个或多个key,如果事务在执行前,这个key(或多个key)被其他命令修改,则事务被中断,不会执行事务中的任何命令。
  • UNWATCH: 取消WATCH对所有key的监视。

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example:

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379> SET name '漫步coding'
QUEUED
127.0.0.1:6379> SET brief '一个专注于算法、数据库、职场的公众号'
QUEUED
127.0.0.1:6379> GET name
QUEUED
127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) "漫步coding"

画重点, Redis事务不支持Rollback

事实上Redis命令在事务执行时可能会失败,但仍会继续执行剩余命令而不是Rollback(事务回滚)。如果你使用过关系数据库,这种情况可能会让你感到很奇怪。然而针对这种情况Redis官方也给出了解释:

Redis命令可能会执行失败,仅仅是由于错误的语法被调用(命令排队时检测不出来的错误),或者使用错误的数据类型操作某个Key: 这意味着,实际上失败的命令都是编程错误造成的,都是开发中能够被检测出来的,生产环境中不应该存在。(这番话,彻底甩锅,“都是你们自己编程错误,与我们无关”。)

由于不必支持Rollback,Redis内部简洁并且更加高效。

#Redis事务执行过程

出现概率: ★★★

一个Redis事务从开始到执行会经历以下三个阶段:

  • 1)开始事务。
  • 2)命令放入Queue。
  • 3)执行事务。

1)开始事务

MULTI命令的执行标记着事务的开始:

127.0.0.1:6379> MULTI
OK

这个命令唯一做的就是, 将客户端的 REDIS_MULTI 选项打开, 让客户端从非事务状态切换到事务状态。

2)命令放入Queue

当客户端处于非事务状态下时, 所有发送给服务器端的命令都会立即被服务器执行:

127.0.0.1:6379> SET name '漫步coding'
OK

127.0.0.1:6379> GET name
"漫步coding"

但是, 当客户端进入事务状态之后, 服务器在收到来自客户端的命令时, 不会立即执行命令, 而是将这些命令全部放进一个事务队列里, 然后返回QUEUED, 表示命令已入队:

 127.0.0.1:6379> MULTI
OK

127.0.0.1:6379> SET name "漫步coding"
QUEUED

127.0.0.1:6379> GET name
QUEUED

3)执行事务

当客户端进入事务状态之后, 客户端发送的命令就会被放进事务队列里。

EXEC 、 DISCARD 、 MULTI 和 WATCH 这四个命令 —— 当这四个命令从客户端发送到服务器时, 它们会像客户端处于非事务状态一样, 会被服务器立即执行。

127.0.0.1:6379> EXEC
1) OK
2) OK
3) "漫步coding"

4)、关于WATCH命令

WATCH指令,有点类似乐观锁,事务提交时,如果 key 的值已被别的客户端改变,比如某个 list 已被别的客户端push/pop 过了,整个事务队列都不会被执行。(当然也可以用 Redis 实现分布式锁来保证安全性,属于悲观锁)

WATCH机制的作用是,在事务执行前,监控一个或多个键的值变化情况,当事务调用EXEC命令执行时,WATCH机制会先检查监控的键是否被其它客户端修改了。如果修改了,就放弃事务执行,避免事务的隔离性被破坏。然后,客户端可以再次执行事务,此时,如果没有并发修改事务数据的操作了,事务就能正常执行,隔离性也得到了保证。

WATCH机制的具体实现是由WATCH命令实现的,我给你举个例子,你可以看下面的图,进一步理解下WATCH命令的使用。

example:

127.0.0.1:6379>set k 1
OK
127.0.0.1:6379>WATCH k
OK
127.0.0.1:6379>set k 2
OK
127.0.0.1:6379>MULTI
OK
127.0.0.1:6379>set k 3
QUEUED
127.0.0.1:6379>EXEC
(nil)
127.0.0.1:6379>get k
"2"

提交事务,但k值不会被修改为3,因为在事务开启之前k的值被修改了。

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#Redis事务的一些使用场景

出现概率: ★★★

可利用watch命令监听key,实现乐观锁,来保证不会出现冲突,应用场景比如秒杀来防止超卖。

秒杀场景伪代码如下:

这块代码其实还没有想好, 如果有经验的朋友,欢迎留言, 后续我研究透彻会也专门写一篇秒杀场景的文章。

set total_quantity 100
WATCH goods_quantity
MULTI
if goods_quantity < total_quantity && user_id not in 'user_list'
   incr goods_quantity
   set 'user_list' user_id
end
EXEC

#Redis事务与Redis pipeline的区别

出现概率: ★★★

Redis Pipeline主要用于批量发送命令,一次性发送多个请求,一次性读取所有返回结果。可以节省连接->发送命令->返回结果这个过程所产生的时间(RTT),减少read()和write()的系统调用(从用户态到内核态之间的切换)次数。

Redis事务、Redis Pipeline表面上它们可以作为批量执行命令的方式,但实际也有许多区别。

1)、命令缓冲队列方式不同
Redis事务包含的命令是缓冲在服务端内存队列,而Redis Pipeline则是缓冲在客户端本地内存中;

2)、请求次数不同
Redis事务中每个命令都需要发送到服务端,而Pipeline只需要发送一次,请求次数更少;

3)、原子性保证
Redis事务可以保证命令原子化执行,而Pipeline不保证原子性。

Redis事务、Pipeline都只能作用于单个节点。集群环境下,执行Redis命令时,会根据key计算出一个槽位(slot),然后根据槽位重定向到特定的节点上执行操作。

4)、在使用事务时,建议配合 Pipeline 使用。

a) 如果不使用 Pipeline,客户端是先发一个 MULTI 命令到服务端,客户端收到 OK,然后客户端再发送一个个操作命令,客户端依次收到 QUEUED,最后客户端发送 EXEC 执行整个事务(文章例子就是这样演示的),这样消息每次都是一来一回,效率比较低,而且在这多次操作之间,别的客户端可能就把原本准备修改的值给修改了,所以无法保证隔离性。

b) 而使用 Pipeline 是一次性把所有命令打包好全部发送到服务端,服务端全部处理完成后返回。这么做好的好处,一是减少了来回网络 IO 次数,提高操作性能。二是一次性发送所有命令到服务端,服务端在处理过程中,是不会被别的请求打断的(Redis单线程特性,此时别的请求进不来),这本身就保证了隔离性。我们平时使用的 Redis SDK 在使用开启事务时,一般都会默认开启 Pipeline 的,可以留意观察一下。

#集群模式下Redis事务如何保证原子性

出现概率: ★★★

Redis事务中每个命令都需要发送到服务端, 不过Redis事务可以保证命令原子化执行

Redis事务只能作用于单个节点。集群环境下,执行Redis命令时,会根据key计算出一个槽位(slot),然后根据槽位重定向到特定的节点上执行操作。

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