Redis的原子自增性

INCR key

將 key 中儲存的數字值增一。

如果 key 不存在，那么 key 的值會先被初始化為 0 ，然后再執行 INCR 操作。

如果值包含錯誤的類型，或字符串類型的值不能表示為數字，那么返回一個錯誤。

本操作的值限制在 64 位(bit)有符號數字表示之內。

這是一個針對字符串的操作，因為 Redis 沒有專用的整數類型，所以 key 內儲存的字符串被解釋為十進制 64 位有符號整數來執行 INCR 操作。

redis> SET page_view 20
OK

redis> INCR page_view
(integer) 21

redis> GET page_view    # 數字值在 Redis 中以字符串的形式保存
"21"

模式：

計數器：

每當某個操作發生時，向 Redis 發送一個 INCR 命令。

比如在一個 web 應用程序中，如果想知道用戶在一年中每天的點擊量，那么只要將用戶 ID 以及相關的日期信息作為鍵，並在每次用戶點擊頁面時，執行一次自增操作即可。

比如用戶名是 peter ，點擊時間是 2012 年 3 月 22 日，那么執行命令 INCR peter::2012.3.22 。

擴展：

• 可以通過組合使用 INCR 和 EXPIRE ，來達到只在規定的生存時間內進行計數(counting)的目的。
• 客戶端可以通過使用 GETSET 命令原子性地獲取計數器的當前值並將計數器清零，更多信息請參考 GETSET 命令。
• 使用其他自增/自減操作，比如 DECR 和 INCRBY ，用戶可以通過執行不同的操作增加或減少計數器的值，比如在游戲中的記分器就可能用到這些命令。

 限速器：

 限速器是特殊化的計算器，它用於限制一個操作可以被執行的速率(rate)。

限速器的典型用法是限制公開 API 的請求次數，以下是一個限速器實現示例，它將 API 的最大請求數限制在每個 IP 地址每秒鍾十個之內：

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
ts = CURRENT_UNIX_TIME()
keyname = ip+":"+ts
current = GET(keyname)

IF current != NULL AND current > 10 THEN
    ERROR "too many requests per second"
END

IF current == NULL THEN
    MULTI
        INCR(keyname, 1)
        EXPIRE(keyname, 1)
    EXEC
ELSE
    INCR(keyname, 1)
END

PERFORM_API_CALL()

這個實現每秒鍾為每個 IP 地址使用一個不同的計數器，並用 EXPIRE 命令設置生存時間(這樣 Redis 就會負責自動刪除過期的計數器)。

注意，我們使用事務打包執行 INCR 命令和 EXPIRE 命令，避免引入競爭條件，保證每次調用 API 時都可以正確地對計數器進行自增操作並設置生存時間。

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip):
current = GET(ip)
IF current != NULL AND current > 10 THEN
    ERROR "too many requests per second"
ELSE
    value = INCR(ip)
    IF value == 1 THEN
        EXPIRE(ip,1)
    END
    PERFORM_API_CALL()
END

這個限速器只使用單個計數器，它的生存時間為一秒鍾，如果在一秒鍾內，這個計數器的值大於 10 的話，那么訪問就會被禁止。

這個新的限速器在思路方面是沒有問題的，但它在實現方面不夠嚴謹，如果我們仔細觀察一下的話，

就會發現在 INCR 和 EXPIRE 之間存在着一個競爭條件，假如客戶端在執行 INCR 之后，

因為某些原因(比如客戶端失敗)而忘記設置 EXPIRE 的話，那么這個計數器就會一直存在下去，造成每個用戶只能訪問 10 次，

這簡直是個災難！

要消滅這個實現中的競爭條件，我們可以將它轉化為一個 Lua 腳本，並放到 Redis 中運行(這個方法僅限於 Redis 2.6 及以上的版本)：

local current
current = redis.call("incr",KEYS[1])
if tonumber(current) == 1 then
    redis.call("expire",KEYS[1],1)
end

 

通過將計數器作為腳本放到 Redis 上運行，我們保證了 INCR 和 EXPIRE 兩個操作的原子性，現在這個腳本實現不會引入競爭條件，它可以運作的很好。

關於在 Redis 中運行 Lua 腳本的更多信息，請參考 EVAL 命令。

還有另一種消滅競爭條件的方法，就是使用 Redis 的列表結構來代替 INCR 命令，這個方法無須腳本支持，因此它在 Redis 2.6 以下的版本也可以運行得很好：

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
current = LLEN(ip)
IF current > 10 THEN
    ERROR "too many requests per second"
ELSE
    IF EXISTS(ip) == FALSE
        MULTI
            RPUSH(ip,ip)
            EXPIRE(ip,1)
        EXEC
    ELSE
        RPUSHX(ip,ip)
    END
    PERFORM_API_CALL()
END

新的限速器使用了列表結構作為容器， LLEN 用於對訪問次數進行檢查，

一個事務包裹着 RPUSH 和 EXPIRE 兩個命令，用於在第一次執行計數時創建列表，

並正確設置地設置過期時間，最后， RPUSHX 在后續的計數操作中進行增加操作。

 

引自：http://doc.redisfans.com/string/incr.html