高並發架構系列:Redis並發競爭key的解決方案詳解


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需求由來

1.Redis高並發的問題

Redis緩存的高性能有目共睹,應用的場景也是非常廣泛,但是在高並發的場景下,也會出現問題:緩存擊穿、緩存雪崩、緩存和數據一致性,以及今天要談到的緩存並發競爭。

這里的並發指的是多個redis的client同時set key引起的並發問題。

2.出現並發設置Key的原因

Redis是一種單線程機制的nosql數據庫,基於key-value,數據可持久化落盤。由於單線程所以Redis本身並沒有鎖的概念,多個客戶端連接並不存在競爭關系,但是利用jedis等客戶端對Redis進行並發訪問時會出現問題。

比如:同時有多個子系統去set一個key。這個時候要注意什么呢?

3.舉一個例子

多客戶端同時並發寫一個key,一個key的值是1,本來按順序修改為2,3,4,最后是4,但是順序變成了4,3,2,最后變成了2。
在這里插入圖片描述

如何解決redis的並發競爭key問題呢?下面給到2個Redis並發競爭的解決方案。

第一種方案:分布式鎖+時間戳

1.整體技術方案

這種情況,主要是准備一個分布式鎖,大家去搶鎖,搶到鎖就做set操作。

加鎖的目的實際上就是把並行讀寫改成串行讀寫的方式,從而來避免資源競爭。

2.Redis分布式鎖的實現

主要用到的redis函數是setnx()

用SETNX實現分布式鎖

利用SETNX非常簡單地實現分布式鎖。例如:某客戶端要獲得一個名字youzhi的鎖,客戶端使用下面的命令進行獲取:

    SETNX lock.youzhi<current Unix time + lock timeout + 1>

如返回1,則該客戶端獲得鎖,把lock.youzhi的鍵值設置為時間值表示該鍵已被鎖定,該客戶端最后可以通過DEL lock.foo來釋放該鎖。
如返回0,表明該鎖已被其他客戶端取得,這時我們可以先返回或進行重試等對方完成或等待鎖超時。

3.時間戳

由於上面舉的例子,要求key的操作需要順序執行,所以需要保存一個時間戳判斷set順序。

    系統A key 1 {ValueA 7:00}

    系統B key 1 { ValueB 7:05}

假設系統B先搶到鎖,將key1設置為{ValueB 7:05}。接下來系統A搶到鎖,發現自己的key1的時間戳早於緩存中的時間戳(7:00<7:05),那就不做set操作了。

4.什么是分布式鎖

因為傳統的加鎖的做法(如java的synchronized和Lock)這里沒用,只適合單點。因為這是分布式環境,需要的是分布式鎖。

當然,分布式鎖可以基於很多種方式實現,比如zookeeper、redis等,不管哪種方式實現,基本原理是不變的:用一個狀態值表示鎖,對鎖的占用和釋放通過狀態值來標識。

第二種方案:利用消息隊列

在並發量過大的情況下,可以通過消息中間件進行處理,把並行讀寫進行串行化。

把Redis.set操作放在隊列中使其串行化,必須的一個一個執行。

這種方式在一些高並發的場景中算是一種通用的解決方案。

以上就是Redis並發競爭key技術方案詳解,相關的Redis高並發問題具體還可以參考:高並發架構系列:如何解決Redis雪崩、穿透、並發等5大難題

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作者:mikechen優知  
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