Redis事务原理

本章主要Redis的事务相关特性

一、与Redis事务相关的基本概念

• MULTI：用于标记事务的开始，其后执行的命令都将被存入命令队列，直到执行EXEC时，这些命令才会被原子执行。
• EXEC: 执行事务，内部包装执行了WATCH命令，只有当WATCH所监控的keys没有被修改的前提下，EXEC命令才能执行事务队列中的所有命令，否则EXEC将放弃当前事务中的所有命令。（有点相似于CAS）
• DISCARD：回滚事务队列中的所有命令，同时再将当前连接的状态恢复为正常状态，即非事务状态。如 果WATCH命令被使用，该命令将UNWATCH所有的keys。
• WATCH：在MULTI命令之前，可以指定监控的keys，提供监控(乐观锁)的功能，如果key的值发生了变化，就会放弃事务的执行。
• UNWATCH： 取消当前事务中指定监控的keys，如果执行了EXEC或DISCARD命令，事务中所有的keys都将自动取消WATCH。

二、底层实现

2.1 事务队列

每个客户端都有自己的事务状态，保存在客户端的mstate属性中。事务状态包含一个事务队列，结构有：

typedef struct redisClient {
    //事务状态
    multiState mstate;
} redisClient;

type struct multiState {
    //事务队列，FIFO
    multiCmd *commands;
    //已入队命令计数器
    int count;
} 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，包括指向命令实现函数的指针、命令的参数，以及参数数量：

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

2.2 执行事务

当客户端发送exec命令时候，服务器会遍历客户端的事务队列，执行队列中所有的命令，并把执行结果一次性全部返回给客户端。

2.3 放弃事务

执行discard命令后，会清空事务队列，并且客户端会从事务状态总退出。

2.4 WATCH的乐观锁实现

WATCH 命令可以为 Redis 事务提供 check-and-set （CAS）行为。被WATCH的键会被监控，如果在 WATCH 执行之后， EXEC 执行之前， 有其他客户端修改了键的值， 那么当前客户端的事务就会失败。

三、Redis事务的理解

事务的ACID特性，在Redis中，需要特别理解：

A：原子性。Redis的原子性是通过事务队列执行的，EXEC 命令负责触发并执行事务中的所有命令。当时用AOF持久化时，Redis会使用单个的write命令将事务写入磁盘中，如果Redis服务因故障只有部分事务写入磁盘，启动时重载AOF文件会报错，使用redis-check-aof程序可以修复这一问题：它会移除 AOF 文件中不完整事务的信息，确保服务器可以顺利启动。

另一方面，如果开启了事务MULTI，但是未执行EXEC，事务队列中的命令不会被执行。

C：一致性。在Redis中，一致性不能很好的保证，不支持回滚。

I：隔离性。因为Redis单线程串行化命令的特点，可以保证事务的隔离性

D：持久性。Redis有RDB和AOF两种模式做持久化处理。

 

Redis的一致性问题：事务在执行 EXEC 之前，入队的命令可能会出错。比如说，命令可能会产生语法错误（参数数量错误，参数名错误，等等），或者其他更严重的错误，比如内存不足，

• 在Redis2.6.5之前，客户端可以根据入队命令返回QUEUED，判断是否入队成功
• 在Redis2.6.5之后，服务端会对入队的命令做记录，如果入队失败，执行事务的时候会自动抛弃这些命令

在执行事务的过程中，如果命令出现了错误，事务中的其他命令将会继续执行，对于错误的命令，返回结果是nil。

比如

set a 10;
set b lala

multi

incr a
incr b

exec

// 返回结果有：
11
error

从上面的列子中看出，Redis是不支持回滚的。

四、Redis为什么不支持回滚

Redis 在事务失败时不进行回滚，而是继续执行余下的命令。主要的原因是：

• Redis 命令只会因为错误的语法而失败（并且这些问题不能在入队时发现），或是命令用在了错误类型的键上面：这属于编程错误，生产环境中不应该出现。
• 不支持回滚，可以保持Redis内部简单快捷

参考文献：

https://blog.csdn.net/weixin_33704234/article/details/89543128

https://www.jianshu.com/p/ae4c52af3390