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Redis事务

Redis事务

作者: 涵仔睡觉 | 来源:发表于2018-05-06 16:15 被阅读0次

Redis事务通过MULTI、EXEC、WATCH等命令来实现。事务提供一种将多个命令请求打包,然后一次性、按顺序地执行多个命令的机制,并且在事务执行期间,服务器不会执行其他客户端的命令请求。

事务的实现

事务的三个阶段:

  1. 事务开始
    MULTI命令会将客户端的flags属性打开REDIS_MULTI标识,意味着事务开始。

  2. 命令入队
    当客户端处于事务状态时,服务器根据不同的命令会有不同的表现:

  • 若是EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI命令,则服务器立即执行命令;
  • 否则,命令放入一个事务队列中。


    image

每个Redis客户端都有自己的事务状态,保存在mstate属性中,mstate中包含一个事务队列,事务队列是一个multiCmd数组,数组中每个元素保存了一个已入队命令的相关信息:

typedef struct redisClient {
... ...
multiState mstate;    // 事务状态
... ...
} redisClient;

typedef struct multiState {
multiCmd *commands;  // 事务队列,FIFO顺序
int count;                         // 已入队命令计数
} multiState;

typedef struct multiCmd {
robj **argv;                             // 参数
int argc;                                   // 参数数量
struct redisCommand *cmd; // 命令指针
} multiCmd;
image
  1. 事务执行
    当一个处于事务状态的客户端向服务器发送EXEC命令时,服务器会遍历这个客户端的事务队列,执行队列中保存的所有命令,最后将执行命令所得到的结果全部返回给客户端。

WATCH命令的实现

WATCH命令是一个乐观锁,在EXEC命令执行之前监视任意数量的数据库键,并在EXEC执行时,检查被监视的键是否有被修改过了(被另一个客户端修改了),如果是的话服务器将拒绝执行事务,并向客户端返回表示事务执行失败的空回复。

每个Redis数据库都保存着一个watch_keys字典,键是被WATCH命令监视的数据键,值是一个链表,链表记录了所有监视对应键的客户端:

typedef struct redisDb {
... ...
dict *watch_keys;   // 正被WATCH监视的键
... ...
} redisDb;
image

所有对数据库进行修改的命令,包括SET、LPUSH、SADD、ZREM、DEL、FLUSHDB等,在执行之后都会对watch_keys进行检查,查看是否有客户端正在监视刚刚被修改的数据库键,若有则将被修改键的客户端的REDIS_DIRTY_CAS标识打开,表示盖客户端的事务安全性已经被破坏。

当服务器接收到客户端发来的EXEC命令,服务器根据这个客户端是否打开了REDIS_DIRTY_CAS标识来决定是否执行事务:


image

事务的ACID性质

事务的ACID性质:原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation)和耐久性(Durability)。

  • 原子性
    事务的原子性是指数据库将事务中的多个操作当作一个整体来执行,服务器要么就执行所有的操作,要么一个操作也不执行。
    Redis不支持事务回滚机制,即使事务队列中某个命令在执行期间出现错误,整个事务也会继续执行下去,直到将事务队列的所有命令都执行完毕为止。
  • 一致性
    事务的一致性是指如果事务执行之前是一致的,那么事务执行之后,无论事务是否执行成功,数据库也应该是一致的。一致指的是数据符合数据库本身的定义和要求,没有包含非法或者无效的错误数据。
    Redis通过错误检测和简单的设计来保证事务的一致性:
    1. 入队错误
      如果一个事务在入队命令的过程中,出现了命令不存在火灾命令格式错误等情况,那么Redis将拒绝执行这个事务。
    2. 执行错误
      事务执行过程中还可能出现错误,这些错误无法在入队时发现,只会在执行时触发;即使在事务执行过程中发生了错误,服务器也不会中断事务的执行,它会继续执行事务中余下的其他命令,并且已执行的命令不会被出错的命令影响。
    3. 服务器停机
      若Redis服务器在执行事务时停机,那么根据使用的持久化模式,可能有以下情况:
      • 若服务器运行在无持久化的内存模式下,那么重启后数据库将是空白的,因此数据总是一致的;
      • 若服务器运行在RDB模式下,那么事务在中途停机不会导致不一致性,因为服务器可以根据现有的RDB文件来恢复数据,从而将数据库还原到一个一致状态。如果找不到RDB文件,那么重启后数据库将是空白的,也是一致的;
      • 若服务器运行在AOF模式下,那么事务在中途停机不会导致不一致性,因为服务器可以根据现有的AOF文件来恢复数据,从而将数据库还原到一个一致状态。如果找不到AOF文件,那么重启后数据库将是空白的,也是一致的。
  • 隔离性
    事务的隔离性指的是即使数据库中多个事务并发地执行,各个事务之间也不会相互影响,并且在并发状态下执行的事务和串行执行的事务产生的结果相同。
  • 耐久性
    事务的耐久性是指当一个事务执行完毕,执行这个事务所得的结果已被保存到永久性存储介质中,即使服务器在事务执行完毕后停机,事务所得结果也不会丢失。
    因为Redis事务使用队列包裹一组Redis命令,并没有提供持久化功能,所以Redis事务的耐久性由Redis所使用的持久化模式决定:
    • 当服务器在无持久化的内存模式下运行,事务不具有耐久性:一旦服务器停机,所有数据库数据都将丢失;
    • 当服务器运行在RDB模式,服务器只会在特定的保存条件被满足时才会执行BGSAVE命令保存数据,并且BGSAVE不能保证事务数据被第一时间保存到硬盘中,因此不具有耐久性;
    • 当服务器运行在AOF模式,并且appendfsync选项的值为always时,程序总会在执行命令之后调用同步函数,并将数据真正保存到硬盘里,具有耐久性;
    • 当服务器运行在AOF模式,并且appendfsync选项的值为everysec时,程序每秒会同步一次数据,若是停机刚好发送在等待同步的1s内,则会造成数据丢失,不具有耐久性;
    • 当服务器运行在AOF模式,并且appendfsync选项的值为no时,程序交由操作系统来决定何时将数据同步到硬盘中,数据可能在等待同步的过程中丢失,不具有耐久性;

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