redis中并发问题

redis中的并发问题

处理思路:

     在使用redis高速缓存,它的事物和原子性没有MySql的完善,这种脏读情况是不可避免的,因此在解决的思路上应该是避免这种情况发生。

   1、 储存变量的过期时间避免在同一时刻过期,否则会在统一时刻读取数据库。

            解决办法:设置变量不同的过期时间

  2、脏读问题

        故名思以就是读取的数据不准确

       解决办法:真实的过期时间 永远大于 过期时间,即在key失效之前更新一下key值。


正文

使用redis作为缓存已经很久了,redis是以单进程的形式运行的,命令是一个接着一个执行的,一直以为不会存在并发的问题,直到今天看到相关的资料,才恍然大悟~~
具体问题实例

有个键,假设名称为myNum,里面保存的是阿拉伯数字,假设现在值为1,存在多个连接对myNum进行操作的情况,这个时候就会有并发的问题。假设有两个连接linkA和linkB,这两个连接都执行下面的操作,取出myNum的值,+1,然后再存回去,看看下面的交互:

    linkA get myNum => 1
    linkB get myNum => 1
    linkA set muNum => 2
    linkB set myNum => 2

执行完操作之后,结果可能是2,这和我们预期的3不一致。
再看一个具体的例子:

    <?php
    require "vendor/autoload.php";
     
    $client = new Predis\Client([
        'scheme' => 'tcp',
        'host' => '127.0.0.1',
        'port' => 6379,
    ]);
     
    for ($i = 0; $i < 1000; $i++) {
        $num = intval($client->get("name"));
        $num = $num + 1;
        $client->setex("name", $num, 10080);
        usleep(10000);
    }


设置name初始值为0,然后同时用两个终端执行上面的程序,最后name的值可能不是2000,而是一个<2000的值,这也就证明了我们上面的并发问题的存在,这个该怎么解决呢?

redis中的事务

redis中也是有事务的,不过这个事务没有mysql中的完善,只保证了一致性和隔离性,不满足原子性和持久性。
redis事务使用multi、exec命令

    原子性,redis会将事务中的所有命令执行一遍,哪怕是中间有执行失败也不会回滚。kill信号、宿主机宕机等导致事务执行失败,redis也不会进行重试或者回滚。

    持久性,redis事务的持久性依赖于redis所使用的持久化模式,遗憾的是各种持久化模式也都不是持久化的。

    隔离性,redis是单进程,开启事务之后,会执行完当前连接的所有命令直到遇到exec命令,才处理其他连接的命令。
    一致性,看了文档,觉得挺扯的,但是貌似说的没有问题。

redis中的事务不支持原子性,所以解决不了上面的问题。

当然了redis还有一个watch命令,这个命令可以解决这个问题,看下面的例子,对一个键执行watch,然后执行事务,由于watch的存在,他会监测键a,当a被修该之后,后面的事务就会执行失败,这就确保了多个连接同时来了,都监测着a,只有一个能执行成功,其他都返回失败。

<span style="font-size:12px;">127.0.0.1:6379> set a 1
OK
127.0.0.1:6379> watch a
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> incr a
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 2
127.0.0.1:6379> get a
"2"</span>


失败时候的例子,从最后可以看出,test的值被其他连接修改了:

<span style="font-size:12px;">127.0.0.1:6379> set test 1
OK
127.0.0.1:6379> watch test
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> incrby test 11
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
(nil)
127.0.0.1:6379> get test
"100"</span>


我的问题如何解决

redis中命令是满足原子性的,因此在值为阿拉伯数字的时候,我可以将get和set命令修改为incr或者incrby来解决这个问题,下面的代码开启两个终端同时执行,得到的结果是满足我们预期的2000。

    <?php
    require "vendor/autoload.php";
     
    $client = new Predis\Client([
        'scheme' => 'tcp',
        'host'   => '127.0.0.1',
        'port'   => 6379,
    ]);
     
    for ($i = 0; $i < 1000; $i++) {
        $client->incr("name");
        $client->expire("name", 10800);
        usleep(10000);
    }

@manzilu 提到的方法
评论中manzilu提到的方法查了下资料,确实可行,效果还不错,这里写了个例子

    <?php
    require "vendor/autoload.php";
     
    $client = new Predis\Client([
        'scheme' => 'tcp',
        'host'   => '127.0.0.1',
        'port'   => 6379,
    ]);
     
    class RedisLock
    {
        public $objRedis = null;
        public $timeout = 3;
        /**
         * @desc 设置redis实例
         *
         * @param obj object | redis实例
         */
        public function __construct($obj)
        {
            $this->objRedis = $obj;
        }
     
        /**
         * @desc 获取锁键名
         */
        public function getLockCacheKey($key)
        {
            return "lock_{$key}";
        }
     
        /**
         * @desc 获取锁
         *
         * @param key string | 要上锁的键名
         * @param timeout int | 上锁时间
         */
        public function getLock($key, $timeout = NULL)
        {
            $timeout = $timeout ? $timeout : $this->timeout;
            $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key);
            $expireAt = time() + $timeout;
            $isGet = (bool)$this->objRedis->setnx($lockCacheKey, $expireAt);
            if ($isGet) {
                return $expireAt;
            }
     
            while (1) {
                usleep(10);
                $time = time();
                $oldExpire = $this->objRedis->get($lockCacheKey);
                if ($oldExpire >= $time) {
                    continue;
                }
                $newExpire = $time + $timeout;
                $expireAt = $this->objRedis->getset($lockCacheKey, $newExpire);
                if ($oldExpire != $expireAt) {
                    continue;
                }
                $isGet = $newExpire;
                break;
            }
            return $isGet;
        }
     
        /**
         * @desc 释放锁
         *
         * @param key string | 加锁的字段
         * @param newExpire int | 加锁的截止时间
         *
         * @return bool | 是否释放成功
         */
        public function releaseLock($key, $newExpire)
        {
            $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key);
            if ($newExpire >= time()) {
                return $this->objRedis->del($lockCacheKey);
            }
            return true;
        }
    }
     
    $start_time = microtime(true);
    $lock = new RedisLock($client);
    $key = "name";
    for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
        $newExpire = $lock->getLock($key);
        $num = $client->get($key);
        $num++;
        $client->set($key, $num);
        $lock->releaseLock($key, $newExpire);
    }
    $end_time = microtime(true);
     
    echo "花费时间 : ". ($end_time - $start_time) . "\n";


执行shell php setnx.php & php setnx.php&,最后会得到结果:

    $ 花费时间 : 4.3004920482635
    [2]  + 72356 done       php setnx.php
    # root @ ritoyan-virtual-pc in ~/PHP/redis-high-concurrency [20:23:41]
    $ 花费时间 : 4.4319710731506
    [1]  + 72355 done       php setnx.php


同样循环1w次,去掉usleep,使用incr直接进行增加,耗时在2s左右。
而获取所得时候取消usleep,时间不但没减少,反而增加了,这个usleep的设置要合理,免得进程做无用的循环
总结

看了这么多,简单的总结下,其实redis本事是不会存在并发问题的,因为他是单进程的,再多的command都是one by one执行的。我们使用的时候,可能会出现并发问题,比如get和set这一对。
 

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