NoSQL数据库之Redis2

Redis 事务

事务的基础概念

关于事务最常见的例子就是银行转账，A 账户给 B 账户转账一个亿 (T1)，买一块地盖房子。在这种交易的过程中，有几个问题值得思考：

• 如何同时保证上述交易中，A账户总金额减少一个亿，B账户总金额增加一个亿？ A
• A账户如果同时在和C账户交易(T2)，如何让这两笔交易互不影响？ I
• 如果交易完成时数据库突然崩溃，如何保证交易数据成功保存在数据库中？ D
• 如何在支持大量交易的同时，保证数据的合法性(没有钱凭空产生或消失) ？ C

要保证交易正常可靠地进行，数据库就得解决上面的四个问题，这也就是事务诞生的背景，它能解决上面的四个问题，对应地，它拥有四大特性（ACID）。

• 原子性（Atomicity）: 事务要么全部完成，要么全部取消。 如果事务崩溃，状态回到事务之前（事务回滚）。

• 隔离性（Isolation）: 如果2个事务 T1 和 T2 同时运行，事务 T1 和 T2 最终的结果是相同的，不管 T1和T2谁先结束。

• 持久性（Durability）: 一旦事务提交，不管发生什么（崩溃或者出错），数据要保存在数据库中。

• 一致性（Consistency）: 只有合法的数据（依照关系约束和函数约束）才能写入数据库。

Redis 中的事务

# 标记一个事务块的开始
# 事务块内的多条命令会按照先后顺序被放进一个队列当中，最后由 EXEC 命令原子性(atomic)地执行
MULTI

# 执行所有事务块内的命令。
EXEC

# 取消事务，放弃执行事务块内的所有命令。
DISCARD
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示例：

SET Jack 10

SET Rose 20

# Jack 给 Rose 转账 5 块钱

# 开启事务
MULTI

DECRBY Jack 5

INCRBY ROSE 5

EXEC

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上面的代码演示了事务的使用方式。

（1）开始事务：首先使用 MULTI 命令告诉 Redis：“下面我发给你的命令属于同一事务，你先不要执行，而是把它们暂时存起来”。Redis 回答：“OK”

（2）命令入队：而后我们发送了两个命令来实现相关操作，可以看到 Redis 遵守了承诺，没有执行这些命令，而是返回 QUEUED 表示这两条命令已经进入等待执行的事务队列中了

（3）执行事务：当把所有要在同一事务中执行的命令都发给 Redis 后，我们使用 EXEC 命令告诉 Redis 将等待执行的事务队列中的所有命令按照发送的顺序依次执行。EXEC 命令的返回值就是这些命令的返回值组成的列表，返回值顺序和命令的顺序相同。

（4）如果想要取消事务，则执行 DISCARD 命令。

Redis 保证了一个事务中的所有命令要么都执行，要么都不执行。如果在发送 EXEC 命令前客户端掉线了，则 Redis 会清空事务队列，事务中的所有命令都不会执行。而一旦客户端发送了 EXEC 命令，所有的命令就都会被执行，即使此后客户端断线也没关系，因为 Redis 中已经记录了所有要执行的命令。

除此之外，Redis 的事务还能保证一个事务内的命令依次执行而不被其它命令插入。试想客户端 A 需要执行几条命令，同时客户端 B 发送了一条命令，如果不适用事务，则客户端 B 的命令可能会插入到客户端 A 的几条命令中执行。如果不希望发送这种情况，也可以使用事务。

事务中的错误处理

如果一个事务中的某个命令执行出错，Redis 会怎么处理呢？要回答这个问题，首先需要知道什么原因导致命令执行出错。

（1）语法错误。语法错误指命令不存在或命令参数的个数不对。比如：

MULTI

# 正确的命令
SET key value

# 错误的命令
SET key

ERRORCOMMAND key

EXEC
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跟在 MULTI 命令后执行了 3 个命令：

• 一个正确的命令，成功的加入了事务队列
• 其余两个命令都有语法错误
  而只要有一个命令有语法错误，执行 EXEC 命令后 Redis 就会直接返回错误，连语法正确的命令也不会执行。

（2）运行错误。运行错误指在命令执行时出现的错误，比如使用散列类型的命令操作集合类型的键，这种错误在实际执行之前 Redis 是无法发现的，所以在事务里这样的命令是会被 Redis 接受并执行的。如果事务里的一条命令出现了运行错误，事务里其它的命令依然会继续执行

MULTI

SET key 1

SADD key 2

SET key 3

EXEC
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Redis 事务没有关系数据库事务提供的回滚（rollback）功能。为此开发者必须在事务执行出错后自己收拾剩下的摊子（将数据库复原回事务执行前的状态等）。

不过由于 Redis 不支持回滚功能，也使得 Redis 在事务上可以保持简洁和快速。此外回顾刚才提到的会导致事务执行失败的两种错误，其中语法错误完全可以在开发时找出并解决，另外如果能够很好的规划数据库的使用，是不会出现如命令与数据类型不匹配这样的运行时错误的。

事务中的 WATCH 命令

关于 WATCH 命令，我们来一个生活中的例子比较好理解。

假设我的银行卡有 100 元，此时我去商店买东西

# 开启事务
MULTI

# 假设里面有 100 元
SET balance 100

# 拿了瓶水
SET balance 3

# 拿了包烟
SET balance 20
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我的银行卡除了我自己消费使用，还绑定了我媳妇儿的支付宝，如果我在消费的时候，她也消费了会怎么样？

# 开启事务
MULTI

# 买了 10 斤苹果
SET balance 100

EXEC
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这时候我媳妇在超市直接刷了 100，此时余额不足的我还在挑口香糖…

针对于上面的场景，我们可以使用 Redis 事务中提供的 WATCH 功能来解决这个问题。

WATCH 定义：监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。

WATCH 相关命令如下：

# 监视一个(或多个) key ，如果在事务执行之前这个(或这些) key 被其他命令所改动，那么事务将被打断。
WATCH key [key ...]

# 取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。
# 如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令先被执行了的话，那么就不需要再执行 UNWATCH 了。
UNWATCH

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SET balance 100

WATCH balance

DECRBY balance 30

MULTI

DECRBY balance 10

EXEC

GET balance # 70
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如果在执行 WATCH 命令之后， EXEC 命令或 DISCARD 命令被执行了的话，那么会自动取消 WATCH。

如果需要手动停止 WATCH 则可以可以使用 UNWATCH 命令，UNWATCH 命令会取消 WATCH 命令对所有 key 的监视。

参考链接

• https://zhuanlan.zhihu.com/p/43493165
• https://xie.infoq.cn/article/84baa7fa9c2c3d3698a601def

Redis持久化

Redis 的强劲性能很大程度上是由于其将所有数据都存储在内存中，然而当 Redis 重启或宕机后，所有存储在内存中的数据就会丢失。在一些情况下，我们会希望 Redis 在重启后能够保证数据不丢失。

这时我们希望 Redis 能将数据从内存中以某种形式同步到硬盘中，使得重启后可以根据硬盘中的记录恢复数据。这一过程就是持久化。

Redis 提供了两种持久化方案：

• RDB 持久化，根据指定的规则“定时”将内存中的数据存储在硬盘上，在重启之后读取硬盘上的 .rdb 快照文件将数据恢复到内存中。
• AOF 持久化：AOF 持久化记录服务器执行的所有写操作命令形成 .aof 日志文件保存到硬盘中，并在服务器启动时，通过重新执行这些命令来还原数据集。