redis并发问题 && 分布式锁

淡淡的烟草味﹌ 2021-06-24 15:56 429阅读 0赞

##### redis中的并发问题 #####

使用redis作为缓存已经很久了，redis是以单进程的形式运行的，命令是一个接着一个执行的，一直以为不会存在并发的问题，直到今天看到相关的资料，才恍然大悟~~

##### 具体问题实例 #####

有个键，假设名称为`myNum`，里面保存的是阿拉伯数字，假设现在值为1，存在多个连接对`myNum`进行操作的情况，这个时候就会有并发的问题。假设有两个连接`linkA`和`linkB`，这两个连接都执行下面的操作，取出`myNum`的值，+1，然后再存回去，看看下面的交互：

linkA get myNum => 1
    linkB get myNum => 1
    linkA set muNum => 2
    linkB set myNum => 2

执行完操作之后，结果可能是2，这和我们预期的3不一致。  
再看一个具体的例子：

<?php require "vendor/autoload.php"; $client = new Predis\Client([ 'scheme' => 'tcp', 'host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379, ]); for ($i = 0; $i < 1000; $i++) { $num = intval($client->get("name")); $num = $num + 1; $client->setex("name", $num, 10080); usleep(10000); }

设置`name`初始值为0，然后同时用两个终端执行上面的程序，最后`name`的值可能不是2000，而是一个<2000的值，这也就证明了我们上面的并发问题的存在，这个该怎么解决呢？

##### redis中的事务 #####

redis中也是有事务的，不过这个事务没有mysql中的完善，只保证了一致性和隔离性，不满足原子性和持久性。  
redis事务使用multi、exec命令

> 原子性，redis会将事务中的所有命令执行一遍，哪怕是中间有执行失败也不会回滚。kill信号、宿主机宕机等导致事务执行失败，redis也不会进行重试或者回滚。

> 持久性，redis事务的持久性依赖于redis所使用的持久化模式，遗憾的是各种持久化模式也都不是持久化的。

> 隔离性，redis是单进程，开启事务之后，会执行完当前连接的所有命令直到遇到exec命令，才处理其他连接的命令。  
> 一致性，看了文档，觉得挺扯的，但是貌似说的没有问题。

redis中的事务不支持原子性，所以解决不了上面的问题。

当然了redis还有一个`watch`命令，这个命令可以解决这个问题，看下面的例子，对一个键执行watch，然后执行事务，由于watch的存在，他会监测键`a`，当`a`被修该之后，后面的事务就会执行失败，这就确保了多个连接同时来了，都监测着`a`，只有一个能执行成功，其他都返回失败。

127.0.0.1:6379> set a 1
    OK
    127.0.0.1:6379> watch a
    OK
    127.0.0.1:6379> multi 
    OK
    127.0.0.1:6379> incr a
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec
    1) (integer) 2
    127.0.0.1:6379> get a
    "2"

失败时候的例子，从最后可以看出，`test`的值被其他连接修改了：

127.0.0.1:6379> set test 1
    OK
    127.0.0.1:6379> watch test
    OK
    127.0.0.1:6379> multi
    OK
    127.0.0.1:6379> incrby test 11
    QUEUED
    127.0.0.1:6379> exec
    (nil)
    127.0.0.1:6379> get test
    "100"

##### 我的问题如何解决 #####

redis中命令是满足原子性的，因此在值为阿拉伯数字的时候，我可以将`get`和`set`命令修改为`incr`或者`incrby`来解决这个问题，下面的代码开启两个终端同时执行，得到的结果是满足我们预期的`2000`。

<?php require "vendor/autoload.php"; $client = new Predis\Client([ 'scheme' => 'tcp', 'host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379, ]); for ($i = 0; $i < 1000; $i++) { $client->incr("name"); $client->expire("name", 10800); usleep(10000); }

##### @manzilu 提到的方法 #####

评论中[manzilu][]提到的方法查了下资料，确实可行，效果还不错，这里写了个例子

<?php require "vendor/autoload.php"; $client = new Predis\Client([ 'scheme' => 'tcp', 'host' => '127.0.0.1', 'port' => 6379, ]); class RedisLock { public $objRedis = null; public $timeout = 3; /** * @desc 设置redis实例 * * @param obj object | redis实例 */ public function __construct($obj) { $this->objRedis = $obj; } /** * @desc 获取锁键名 */ public function getLockCacheKey($key) { return "lock_{$key}"; } /** * @desc 获取锁 * * @param key string | 要上锁的键名 * @param timeout int | 上锁时间 */ public function getLock($key, $timeout = NULL) { $timeout = $timeout ? $timeout : $this->timeout; $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key); $expireAt = time() + $timeout; $isGet = (bool)$this->objRedis->setnx($lockCacheKey, $expireAt); if ($isGet) { return $expireAt; } while (1) { usleep(10); $time = time(); $oldExpire = $this->objRedis->get($lockCacheKey); if ($oldExpire >= $time) { continue; } $newExpire = $time + $timeout; $expireAt = $this->objRedis->getset($lockCacheKey, $newExpire); if ($oldExpire != $expireAt) { continue; } $isGet = $newExpire; break; } return $isGet; } /** * @desc 释放锁 * * @param key string | 加锁的字段 * @param newExpire int | 加锁的截止时间 * * @return bool | 是否释放成功 */ public function releaseLock($key, $newExpire) { $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key); if ($newExpire >= time()) { return $this->objRedis->del($lockCacheKey); } return true; } } $start_time = microtime(true); $lock = new RedisLock($client); $key = "name"; for ($i = 0; $i < 10000; $i++) { $newExpire = $lock->getLock($key); $num = $client->get($key); $num++; $client->set($key, $num); $lock->releaseLock($key, $newExpire); } $end_time = microtime(true); echo "花费时间 ： ". ($end_time - $start_time) . "\n";

执行`shell` `php setnx.php & php setnx.php&`，最后会得到结果：

$ 花费时间 ： 4.3004920482635
    [2]  + 72356 done       php setnx.php
    # root @ ritoyan-virtual-pc in ~/PHP/redis-high-concurrency [20:23:41] 
    $ 花费时间 ： 4.4319710731506
    [1]  + 72355 done       php setnx.php

同样循环1w次，去掉usleep，使用incr直接进行增加，耗时在2s左右。  
而获取所得时候取消usleep，时间不但没减少，反而增加了，这个usleep的设置要合理，免得进程做无用的循环

##### 总结 #####

看了这么多，简单的总结下，其实redis本事是不会存在并发问题的，因为他是单进程的，再多的`command`都是one by one执行的。我们使用的时候，可能会出现并发问题，比如`get`和`set`这一对

[manzilu]: http://www.cnblogs.com/manziluo/