简述：

redis 通过
multi 事务开始
exec 执行
watch 乐观锁
discard 取消事务
等命令来实现事务功能。事务提供了一种将多个命令请求打包，然后一次性，按顺序地执行多个命令的机制。

1 事务的实现

一个事务从开始到结束通常经历三个阶段
1. 事务开始
2. 命令入队
3. 事务执行

1.1 事务开始

multi 命令的执行标志着事务的开始。
multi 可以将执行该命令的客户端从非事务状态切至事务状态。通过客户端状态的 flags 属性中打开 redis_multi 标识来完成的。

1.2 命令入队

当一个客户端切换到事务状态，redis客户端会根据这个客服端发来的不通命令执行不通操作：
立即执行：exec,discard,watch,multi
放到事务队列里面：非exec,discard,watch,multi

1-1服务器判断命令是该入队还是执行的过程

1.3 事务队列

每个redis客服端都有自己的事务状态，这个事务状态保存在客服端状态的mstate 属性。

typedef struct redisClient {

    //...

    // 事务状态
   multiState mstate; /* MULTI/EXEC state */

  list *watched_keys; /* 正在被WATCH命令监视的键 */

} redisClient;

事务状态包含一个事务队列，以及一个已入队命令计数器（也可以说事务队列的长度）

typedef struct multiState {

/* 事务队列，FIFO 顺序 */

multiCmd *commands; /* Array of MULTI commands */

    int count; /* 已入队命令计数 */

    int minreplicas; /* MINREPLICAS for synchronous replication */

    time_t minreplicas_timeout; /* MINREPLICAS timeout as unixtime. */

} multiState;

事务队列是一个multiCmd 类型的数组，数组中每个multiCmd结构都保存了一个已入队命令的相关信息，包括执行命令实现函数的指针，命令的参数，以及参数的数量。

/*
* 事务命令
*/
typedef struct multiCmd {
    /* 参数 */
    robj **argv;
    /* 参数数量 */
    int argc;
    /* 命令指针 */
  struct redisCommand *cmd;
} multiCmd;

事务对了以先进先出的方式保存入队的命令，较先入队的命令会被放到数组前面。

举例：

1-2 执行结果

1-3 事务状态

1.4 执行事务

发送 exec，立即被服务器执行，服务器会遍历这个客服端的事务队列，执行队列中保存的所有命令，最后将执行命令所得结果全部返回给客服端。
例子返回：

1-4 例子执行结果

2 watch命令实现

watch 命令是乐观锁，它可以在exec命令执行前，监视任意数量的数据库键，并在exec命令执行时，检查被监视键是否至少有一次已经被修改过，如果是，服务器拒绝事务，并向客服端返回代表事务执行失败的空回复。

1-5 两个客服端执行命令的过程

客服端A事务会执行失败。

2.1 使用watch 命令监视数据库键

typedef struct redisDb {

  dict *dict; // 数据库键空间，保存着数据库中的所有键值对

  dict *expires; // 键的过期时间,字典的键为键,字典的值为过期事件 UNIX 时间戳

  dict *watched_keys; // 正在被watch命令监视的键

  int id; // 数据库号码

} redisDb;

通过 watched_keys 字典，服务器可以清楚知道哪些数据库键正在被监视，以及哪些客服端正在监视这些数据库键。

2.2 监视机制的触发

所有对数据库进行修改的命令，比如set，lpush，等等，在执行之后都会调用multi.c、touchWatchKey 函数对 watched_keys 字典进行检查，查看是否有客服端正在监视刚刚修改过的数据库键，如果有的话，那么 touchWatchKey 函数会将监视被修改键的客服端的 redist_dirty_cas 表示打开，表示该客服端的事务安全性已经被破坏。

/*

* “触碰”一个键，如果这个键正在被某个/某些客户端监视着，

* 那么这个/这些客户端在执行 EXEC 时事务将失败。

*/

void touchWatchedKey(redisDb *db, robj *key) {

  list *clients;

  listIter li;

  listNode *ln;

  /* 字典为空，没有任何键被监视 */

  if (dictSize(db->watched_keys) == 0) return;

  /* 获取所有监视这个键的客户端 */

  clients = dictFetchValue(db->watched_keys, key);

  if (!clients) return;

  /* Mark all the clients watching this key as REDIS_DIRTY_CAS */

  /* Check if we are already watching for this key */

  /* 遍历所有客户端，打开他们的 REDIS_DIRTY_CAS 标识 */

  listRewind(clients, &li);

  while ((ln = listNext(&li))) {

  redisClient *c = listNodeValue(ln);

  c->flags |= REDIS_DIRTY_CAS;

  }
  
}

2.3 判断事务是否安全

当服务器接受到一个客服端发来的exec 命令，服务器会根据这个客服端是否打开了 redis_dirty_cas 标识来决定是否执行了事务。

服务器判断是否执行事务过程

来源 redis 设计与实现

redis-事务

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