Redis事务操作与原理剖析

事务

Redis通过MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH等命令来实现事务的功能。

• MULTI用来开启一个事务，接下来的多个命令都会被放到事务中，直到使用EXEC进行提交执行。
• 如果发现事务中有语句错误，则可以使用DISCARD将整个事务丢弃。
• WATCH是一个乐观锁，用于在事务开启前监视数据库中的任意多个键，并在事务提交前检查这些键是否被其他事务修改，如果是，则服务器回复nil，表示事务执行失败。

注：Redis如果在事务中使用MULTI则会报错，而MySQL在事务中使用BEGIN则会提交上一事务。

1、事务的原理

I. 命令入队

当使用MULTI开启一个事务后，服务器会根据客户端发过来的不同命令执行不同的操作：

• 如果是MULTI、EXEC、DISCARD、WATCH，则该命令立即执行。
• 如果是其他命令，则命令被放入一个事务队列，同时服务器向客户端回复QUEUED。

注：

• 对于一些简单的语法错误，比如命令不存在，或命令的格式不正确，那么服务器会检查出来并直接终止当前事务。
• 但是对于其它错误，比如给字符串执行incr操作，则只有提交后才能检查出来，在这种情况下服务器不会中断整个事务，而是正常执行其他命令。

II. WATCH命令的实现

1. 服务器维护一个watched_keys字典，字典的键是某个被WATCH命令监视的数据库键，值是一个链表，用来记录监视这些数据库键的客户端有哪些。
2. 所有对数据库修改的命令，如SET/SADD等，服务器都会检查是否有客户端正在监视对应的键。如果有，则将这些数据库的REDIS_DIRTY_CAS标识符打开，表示该客户端的事务安全性已被破坏。
3. 当客户端使用EXEC提交事务时，服务器会检查它的REDIS_DIRTY_CAS是否被打开，如果是，则取消该事务的执行，同时返回nil。

III. 执行事务

当客户端发送EXEC命令时，服务器会遍历事务队列，执行所有命令并将执行成功或失败的结果返回给客户端。

此外，在返回前还会清除该客户端曾经WATCH的键列表。

2、事务的ACID特性

• 原子性：事务中的命令要么全部被执行，要么一个都不执行。
• 一致性：Redis通过错误检测等方式避免出现非法数据。
• 隔离性：Redis以单线程的方式执行事务，且执行过程不会被中断，因此事务的执行总是串行化的，即指令按顺序一条一条执行。
• 持续性：由Redis持久化策略(RDB和AOF)保证。