Redis事務的分析及改進

Redis的事務特性

數據ACID特性滿足了幾條？
為了保持簡單，redis事務保證了其中的一致性和隔離性；
不滿足原子性和持久性；

原子性

redis事務在執行的中途遇到錯誤，不會回滾，而是繼續執行后續命令；（違反原子性）

事務可以理解為一個打包的批量執行腳本，但批量指令並非原子化的操作；
中間某條指令的失敗不會導致前面已做指令的回滾，也不會造成后續的指令不做；
比如：

redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set b bbb
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) OK
3) OK

如果在set b bbb處失敗，set a已成功不會回滾，set c還會繼續執行；

持久性

事務不過是用隊列包裹起了一組 Redis 命令，並沒有提供任何額外的持久性功能，所以事務的持久性由 Redis 所使用的持久化模式決定：

• 在單純的內存模式下，事務肯定是不持久的。
• 在 RDB 模式下，服務器可能在事務執行之后、RDB 文件更新之前的這段時間失敗，所以 RDB 模式下的 Redis 事務也是不持久的。
• 在 AOF 的“總是 SYNC ”模式下，事務的每條命令在執行成功之后，都會立即調用 fsync 或 fdatasync 將事務數據寫入到 AOF 文件。但是，這種保存是由后台線程進行的，主線程不會阻塞直到保存成功，所以從命令執行成功到數據保存到硬盤之間，還是有一段非常小的間隔，所以這種模式下的事務也是不持久的。
• 其他 AOF 模式也和“總是 SYNC ”模式類似，所以它們都是不持久的。

隔離性和一致性

redis事務在執行的過程中，不會處理其它命令，而是等所有命令都執行完后，再處理其它命令（滿足隔離性）
redis事務在執行過程中發生錯誤或進程被終結，都能保證數據的一致性；（詳見參考資料1)

redis事務的缺陷

除了不保證原子性和持久性，在實際使用中還有以下問題:

1） 遇到有查詢的情況穿插在事務中間，不會返回結果；
設置事務開始標志后，所有的命令都是queued，即使是查詢指令；
如果后續的更新操作需要依賴於前面的查詢指令，那redis事務就無法有效的完成任務；
例如：

redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> get b
QUEUED
業務邏輯...
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) bbb
3) OK

第二步 get a 返回的是queued，並不是a的查詢結果，
如果后續的set操作依賴於get的結果(存在依賴業務邏輯），就不能將get操作放在事務操作中；

2) 事務中的每條命令都與redis服務器進行了一次網絡交互；
redis 事務指定開始后，執行一個事務返回的都是queued，那這個入隊操作是在客戶端實現，還是在服務器端實現的？
查看源碼，很容易發現是在服務器端實現；
在Redis.c中有這么一段：

int processCommand(redisClient *c) {
...
    /* Exec the command */
    if (c->flags & REDIS_MULTI &&
        c->cmd->proc != execCommand && c->cmd->proc != discardCommand &&
        c->cmd->proc != multiCommand && c->cmd->proc != watchCommand)
    {
        queueMultiCommand(c); // 將事務中的命令都放入到隊列中，然后返回"QUEUED"
        addReply(c,shared.queued);
    } else {
        if (server.vm_enabled && server.vm_max_threads > 0 &&
            blockClientOnSwappedKeys(c)) return REDIS_ERR;

        //調用該命令函數來處理命令
        call(c);
    }
    return REDIS_OK;
}

這里就涉及到客戶端與服務器端的多次交互，明明是需要一次批量執行的n條命令，還需要通過多次網絡交互，有些浪費；

更新操作中的查詢實現

如果有這樣的需求：在事務開始后，中間穿插有查詢邏輯；
那么使用redis事務（單庫），無法滿足這個要求；

可能的解決方案：

1. 可以考慮使用多個庫，讀寫分離，查詢庫只用來查詢，更新庫用來開事務做寫操作；

2. 不再使用redis的事務指令，自己在客戶端將待執行的命令批量打包，決定是否回滾還是全部執行；這樣可以在更新的間隙執行查詢邏輯；而不需要將查詢邏輯提前到事務指令multi之前；

3. 將查詢業務邏輯提前；嚴格規范代碼編寫要求，所有的redis查詢邏輯都放在事務之外：

    redis 127.0.0.1:7000> get b
    bbb
    業務邏輯...
    redis 127.0.0.1:7000> multi
    OK
    redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
    QUEUED
    redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
    QUEUED
    redis 127.0.0.1:7000> exec
    1) OK
    2) OK

優化網絡特性

將多個命令打包批量發送到redis服務器執行，減少網絡交互，優化性能，可能的解決方案：

1. 對於所有的get/set操作，可使用現有的mget/mset指令；
2. 對於各種不同類型的更新操作，可使用lua腳本將命令打包后，發送到服務器端一次執行；

參考

http://redisbook.readthedocs.org/en/latest/feature/transaction.html

Posted by: 大CC | 10MAR,2015
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