Redis 指南(3)-使用进阶

男娘i 2024-04-17 14:13 85阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*  1. Redis分布式锁
 *   *   *  1.1 基本使用
         *  1.2 可能问题
 *  2. Redis查找Key
 *   *   *  2.1 基本使用
         *  2.2 可能问题
         *  Reference : Redis为什么是单线程
 *  3. Redis做异步队列
 *   *   *  3.1 普通队列
         *  3.2 延时队列
 *  4. Redis性能问题
 *   *   *  4.1 Master最好不要做任何持久化工作
         *  4.2 Redis主从复制的性能问题
 *  5. Redis的并发竞争问题
 *  6. Redis中事务的实现
 *   *   *  6.1 Redis 事务特征
         *  6.2 Redis 事务WATCH命令

## 1. Redis分布式锁 ##

#### 1.1 基本使用 ####

用setnx来争锁，抢到之后，再用expire给锁加一个过期时间防止锁忘记了释放。

#### 1.2 可能问题 ####

如果在setnx之后，执行expire之前Redis进程意外crash或者要重启维护了怎么处理？

*  set指令可以组合复杂的参数，可把setnx和expire合成一条指令来用的，保证争锁和设置过期时间的原子性。

## 2. Redis查找Key ##

#### 2.1 基本使用 ####

使用keys指令查找出指定匹配模式的key列表.

#### 2.2 可能问题 ####

Redis正在给线上的业务提供服务，那使用keys指令会有什么问题？

*  Redis的单线程的。keys指令会导致线程阻塞一段时间，线上服务会停顿，直到指令执行完毕，服务才能恢复。
 *  可以使用scan指令，scan指令能够无阻塞的提取出指定模式的key列表，但是会有一定的重复概率，需在客户端做一次去重，但是整体所花费的时间会比直接用keys指令长，一个示例使用如下
    
    > `scan 0 match key* count 20`  
    > 此处 `scan` 在遍历 key 的时候，`0` 代表遍历开始的游标，`key*` 代表按照字符串 key 开头的模式匹配，`count 20` 是限定服务器单次遍历的字典槽位数量(约等于)

#### Reference : Redis为什么是单线程 ####

1.  Redis是基于内存的操作，CPU不是Redis的瓶颈，多线程并不一定能提高Redis效率。
2.  单线程实现简单，避免了不必要的上下文切换和竞争条件，不存在多进程或者多线程切换导致的性能消耗，不用去考虑各种锁的问题，不存在加锁释放锁操作，不会有死锁导致的性能消耗。

## 3. Redis做异步队列 ##

#### 3.1 普通队列 ####

*  使用list结构作为队列，rpush生产消息，lpop消费消息。当lpop没有消息的时候，要适当sleep一会再重试。
 *  不用sleep时，可以使用 list 指令 blpop，在没有消息的时候，它会阻塞住直到消息到来。
 *  生产一次消费多次可使用pub/sub主题订阅者模式，实现1:N的消息队列。但在消费者下线的情况下，生产的消息会丢失。

#### 3.2 延时队列 ####

使用zset，以时间戳作为score，消息内容作为key调用zadd来生产消息，消费者用zrange by score指令获取N秒之前的数据轮询进行处理。

## 4. Redis性能问题 ##

#### 4.1 Master最好不要做任何持久化工作 ####

1.  Master写内存快照时save命令调度rdbSave函数，会阻塞主线程的工作.当快照比较大时对性能影响是非常大的，会间断性暂停服务，所以Master最好不要写内存快照。
2.  Master AOF持久化如果不重写AOF文件，这个持久化方式对性能的影响是最小的，但是AOF文件会不断增大，AOF文件过大会影响Master重启的恢复速度。如果数据比较关键，可以用某个Slave开启AOF备份数据，策略为每秒同步一次。
3.  Master调用BGREWRITEAOF重写AOF文件，AOF在重写的时候会占大量的CPU和内存资源，导致服务load过高，出现短暂服务暂停现象。

#### 4.2 Redis主从复制的性能问题 ####

1.  为了主从复制的速度和连接的稳定性，Slave和Master最好在同一个局域网内。
2.  主从复制不要用图状结构，用单向链表结构更为稳定. 如下结构方便解决单点故障问题，如果Master挂了，可以立刻启用Slave1做Master实现Slave对Master的替换，其他不变。
    
        Master <- Slave1 <- Slave2 <- Slave3...

## 5. Redis的并发竞争问题 ##

Redis为单进程单线程模式，采用队列模式将并发访问变为串行访问。Redis本身没有锁的概念，对于多个客户端连接并不存在竞争，但是Jedis客户端对Redis进行并发访问时会发生连接超时、数据转换错误、阻塞、客户端关闭连接等问题，这些问题可用以下两种方式解决：

*  **客户端角度**，为保证每个客户端间正常有序与Redis进行通信，对连接进行池化，同时对客户端读写Redis操作采用内部锁synchronized。
 *  **服务器角度**，利用setnx实现锁

## 6. Redis中事务的实现 ##

在Redis中，MULTI/EXEC/DISCARD/WATCH 这四个命令是实现事务的基石.

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th align="left">命令名</th> 
   <th align="left">作用</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td align="left">MULTI</td> 
   <td align="left">表示开始收集命令，后面所有命令都不是马上执行，而是加入到一个队列中。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">EXEC</td> 
   <td align="left">执行MULTI后面命令队列中的所有命令。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">DISCARD</td> 
   <td align="left">放弃执行队列中的命令。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">WATCH</td> 
   <td align="left">“观察“、”监控“一个KEY，在当前队列外的其他命令操作这个KEY时，放弃执行自己队列的命令</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td align="left">UNWATCH</td> 
   <td align="left">放弃监控一个KEY</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

#### 6.1 Redis 事务特征 ####

1.  **Redis 事务操作过程**  
    通过MULTI命令开启一个事务，在该语句之后执行的命令都将被视为事务之内的操作，最后通过执行EXEC/DISCARD命令来提交/回滚该事务内的所有操作。这两个Redis命令可被视为等同于关系型数据库中的COMMIT/ROLLBACK语句。
2.  **Redis事务的原子性**  
    Redis事务中所有命令都将被串行化的顺序执行，事务执行期间，Redis不会再为其它客户端的请求提供任何服务，从而保证了事物中的所有命令被原子执行。
3.  **Redis 不支持自动回滚机制**  
    和关系型数据库中的事务相比，在Redis事务中如果有某一条命令执行失败，其后的命令仍然会被继续执行。  
    官方解释：1. 不支持回滚使Redis 更简单快速。2. Redis命令只会因为可检测的较明显的语法等错误而失败，这就意味着错误是由于编程错误导致的，理应在开发阶段得到解决.

#### 6.2 Redis 事务WATCH命令 ####

在Redis的事务中，WATCH命令可用于提供CAS(check-and-set)功能。通过WATCH命令在事务执行之前监控了多个Keys，倘若在WATCH之后有任何Key的值发生了变化（如当前连接获取的 Key 的值被其它连接的客户端修改），EXEC命令执行的事务都将被放弃，同时返回Null multi-bulk 应答以通知调用者事务执行失败。