深入浅出Redis（五）：Redis的事务机制与ACID原则

2024-09-10 09:37:28 浏览数 (1)

深入浅出Redis（五）：Redis的事务机制与ACID原则

Redis是基于键值对的非关系型数据库，秉承设计简单的原则内部也提供事务机制，但是提供的事务可能不满足ACID原则

本文将深入浅出的介绍如何使用事务、事务命令运行的流程以及Redis事务是否满足ACID原则

事务

Redis提供了multi、exec、discord、watch、unwatch命令来实现事务机制

multi、exec、discord命令

multi命令用来开启事务，exec和discord分别用来执行事务和丢弃事务

代码语言：shell复制
 #开启事务
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> set k1 v1
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> set k2 v2
 QUEUED
 #丢弃事务
 127.0.0.1:6379> discard
 OK
 127.0.0.1:6379> get k2
 (nil)

使用multi命令开启事务后，会将所有的命令放入事务队列中

使用exec命令开始执行时，会依次执行事务队列中的命令

代码语言：shell复制
 #开启事务
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> set k1 v1
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> set k2 v2
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> set k3 v3
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> mget k2 k3
 QUEUED
 #执行事务
 127.0.0.1:6379> exec
 1) OK
 2) OK
 3) OK
 4) 1) "v2"
    2) "v3"
watch、unwatch命令

watch命令用于multi开启事务之前，用来监听某个键对象，执行事务时判断这个键对象是否改变，如果改变则事务不会执行

使用unwatch命令来对监视的键值对进行解锁

代码语言：shell复制
 127.0.0.1:6379> set money 100
 OK
 127.0.0.1:6379> set out 0
 OK
 127.0.0.1:6379> watch money # 监视 money
 OK
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> decrby money 50
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> incrby out 50
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> exec  #执行之前，另外一个线程修改了money为666
 (nil)
 127.0.0.1:6379> unwatch
 OK
 127.0.0.1:6379> watch money
 OK
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> decrby money 10
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> incrby out 10
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> exec
 1) (integer) 656
 2) (integer) 10

watch功能由watch字典实现，watch字典Key为监视的key，Value为监视Key的所有客户端

当发生写命令后检查watch字典是否存在操作的KEY，存在则拿到对应Value中客户端，对客户端进行标志，当客户端执行事务exec前判断客户端是否标志，标志说明其他事务修改过拒绝执行

watch监控的key发生变动后，保证事务不会执行成功，并返回null，可以用来做乐观锁（上游业务收到为null就重试【先unwatch再watch】）

ACID原则

事务ACID原则分别代表着原子性、一致性、隔离性、持久性

原子性

原子性是一组事务要么都成功，要么都失败

当命令输入错误会在执行时直接报错，这种情况下能够满足原子性

代码语言：shell复制
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> set k1 k1
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> seg k2 k2 #人为错误命令
 (error) ERR unknown command `seg`, with args beginning with: `k2`, `k2`, 
 127.0.0.1:6379> exec
 (error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

当命令出现语法错误时，不在执行时直接报错，会执行到具体命令时才报错，这种情况下除了不报错的命令不执行，事务中其他正常的命令会执行，不能满足原子性

代码语言：shell复制
 127.0.0.1:6379> keys *
 (empty array)
 127.0.0.1:6379> multi
 OK
 127.0.0.1:6379> set k1 k1
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> incr k1 #人为语法错误
 QUEUED
 127.0.0.1:6379> exec
 1) OK
 2) (error) ERR value is not an integer or out of range
 127.0.0.1:6379> keys *
 1) "k1"

Redis认为以上两种错误是开发、测试阶段才出现的，生产环境不会出现，秉承简单设计原则，没有提供回滚功能

当Redis执行事务到一半时，发生宕机也不能满足原子性

只有当命令不出现语法错误、服务不宕机的情况下才能够满足原子性

隔离性

隔离性问题的产生在于数据库系统多线程执行，但Redis是单线程执行命令的，并且执行事务时是对事务队列中的命令依次执行，因此Redis不会出现隔离性问题

一致性

一致性通常由业务层来校验保证，在不宕机的情况下是满足一致性的

持久性

持久性是事务执行成功时就持久化到磁盘

默认使用RDB进行持久化，这种方式是不能满足持久性的

当持久化策略为AOF always每次刷盘时，事务执行成功时能够保证每条命令持久化

不了解Redis持久化的同学，可以看上一篇文章深入浅出Redis（四）：Redis基于RDB、AOF的持久化

总结

本篇文章围绕Redis提供的事务机制，深入浅出的介绍了事务相关命令的使用与原理以及事务ACID原则

事务开始时会将事务中的命令放入事务队列，事务执行时是对事务队列中的命令依次执行

watch命令用watch字典实现，Key为监控的key，Value为监视Key的所有客户端；当对监控的key写操作时，会监控key的所有客户端做标记，客户端执行事务时服务端判断客户端是否有标记，有则说明监视期间被修改，不允许执行事务

命令错误会在事务执行时就报错，导致事务不能执行；命令的语法错误则是会在事务执行中单独报错，未提供回滚机制

当持久化策略改为aof每次刷盘时，则能够满足持久性

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