Redis_如何保证原子操作

 

需求：两个客户端同时对[key1]执行自增操作，不会相互影响

 

操作：下面两个客户端并发操作会导致[key1]输出结果与预期不一致

1. [客户端一]读取[key1]，值为[1]
2. [客户端二]读取[key1]，值为[1]
3. [客户端一]将[key1]自增1，值为[2]
4. [客户端二]将[key1]自增1，值为[2]
5. [客户端一]输出[key1]，值为[2]
6. [客户端二]输出[key2]，值为[2]

 

解决思路

1. [客户端一]、[客户端二]的R（读）、M（自增）、W（写）三个操作作为一个原子操作执行
2. [客户端]对RMW整个操作过程加锁，加锁期间其它客户端不能对[key1]执行写操作
3. Lua脚本

 

思路一：单命令操作

1. 概念

Redis 提供了 INCR/DECR/SETNX 命令，把RMW三个操作转变为一个原子操作 Redis 是使用单线程串行处理客户端的请求来操作命令，所以当 Redis 执行某个命令操作时，其他命令是无法执行的，这相当于命令操作是互斥执行的

 

思路二：加锁

1. 概念

加锁主要是将多客户端线程调用相同业务方法转换为串行化处理，比如多个客户端调用同一个方法对某个键自增（这里不考虑其它方法或业务会对该键同时执行自增操作）
 
调用SETNX命令对某个键进行加锁（如果获取锁则执行后续RMW操作，否则直接返回未获取锁提示） 执行RMW业务操作 调用DEL命令删除锁

　　

2. 加锁风险一

假如某个客户端在执行了SETNX命令加锁之后，在后面操作业务逻辑时发生了异常，没有执行 DEL 命令释放锁。 
该锁就会一直被这个客户端持有，其它客户端无法拿到锁，导致其它客户端无法执行后续操作。 

解决思路：给锁变量设置一个过期时间，到期自动释放锁 

SET key value [EX seconds | PX milliseconds] [NX]

3. 加锁风险二

如果客户端 A 执行了 SETNX 命令加锁后，客户端 B 执行 DEL 命令释放锁，此时，客户端 A 的锁就被误释放了。如果客户端 C 正好也在申请加锁，则可以成功获得锁。 

解决思路：加锁操作时给每个客户端设置一个唯一值（比如UUID），唯一值可以用来标识当前操作的客户端。在释放锁操作时，客户端判断当前锁变量的值是否和唯一标识相等，只有在相等的情况下，才能释放锁。（同一客户端线程中加锁、释放锁） 

SET lock_key unique_value NX PX 10000

思路三：Lua脚本

 

1. 概念

多个操作写到一个 Lua 脚本中（Redis 会把整个 Lua 脚本作为一个整体执行，在执行的过程中不会被其他命令打断，从而保证了 Lua 脚本中操作的原子性）

 

2. 需求

限制所有客户端在一定时间范围内对某个方法（键）的访问次数。客户端 IP 作为 key，某个方法（键）的访问次数作为 value

 

3. 脚本

local current current = redis.call("incr",KEYS[1]) 

if tonumber(current) == 1 
then redis.call("expire",KEYS[1],60) 
end

4. 调用执行

redis-cli --eval lua.script keys , args