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Redis并發(fā)訪問問題詳細(xì)講解

更新時間：2022年12月02日 10:25:50 作者：肥肥技術(shù)宅

本文主要介紹了Redis如何應(yīng)對并發(fā)訪問，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

前言

我們在使用Redis的過程中，難免會遇到并發(fā)訪問及數(shù)據(jù)更新的問題。但很多場景對數(shù)據(jù)的并發(fā)修改是很敏感的，比如庫存數(shù)據(jù)如果沒有做好并發(fā)讀取和更新的版本控制，就會導(dǎo)致嚴(yán)重的業(yè)務(wù)問題。今天就來說說應(yīng)該如何做好并發(fā)訪問及數(shù)據(jù)更新問題。

什么場景需要控制并發(fā)訪問

需要控制并發(fā)訪問，說明這些并發(fā)的訪問可能會對其他的訪問造成影響。比如上面提到的庫存問題，若同一時期有多個客戶端訪問商品A的庫存數(shù)據(jù)，并且可能要更更新庫存數(shù)據(jù)，這時候就需要對并發(fā)訪問進(jìn)行控制了。

說到底，并發(fā)訪問需要控制的就是對數(shù)據(jù)的更新動作。一般來說，客戶端要進(jìn)行數(shù)據(jù)更新時可分為2個步驟：

客戶端讀取Redis數(shù)據(jù)到本地。
確認(rèn)數(shù)據(jù)后，修改Redis的數(shù)據(jù)。

單個訪問來看，這個過程并沒什么問題。但是并發(fā)多了，一分為二的過程就會造成數(shù)據(jù)錯誤的問題。這里還是用庫存的例子來說：

時間a:：客戶端1讀取到庫存=10，我們需要對庫存+1=11的操作。
時間b：客戶端2讀取到的庫存也是10，這次要對庫存-1=9的操作。
時間c：客戶端1將+1后的值11寫回到Redis中。
時間d：客戶端2將-1后的值9寫回到Redis中。

這樣下來，很明顯能發(fā)現(xiàn)庫存數(shù)據(jù)錯了。10+1-1 = 10，正確庫存是10，而上述場景最后為9。

由此可見，這個一分為二的操作不具有原子性，從而產(chǎn)生了錯誤的結(jié)果。類型這種場景很多，因此我們需要對這些并發(fā)訪問的場景加以控制。

并發(fā)訪問的控制方法

Redis并發(fā)訪問的控制，總的來說有2種方式。分別是加入鎖機(jī)制和讓一系列操作原子化。

1、加入鎖機(jī)制

首先第一點，加入鎖機(jī)制是很常見的解決方案。簡單來說就是一個客戶端訪問數(shù)據(jù)之前，先要獲取鎖，等數(shù)據(jù)操作完之后再解鎖。而在這個客戶端擁有鎖的過程中，其他客戶端如果也想訪問修改該數(shù)據(jù)，必須得等鎖釋放了之后，獲取到了鎖才行。

加鎖這個方案是可以解決并發(fā)訪問的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確問題，但放在redis這個場景中并不是很好。首先，Redis作為緩存本身并發(fā)訪問就很多，頻繁的加鎖解鎖，會大大降低redis的訪問性能；然后，Redis的客戶端在要加鎖時，需要用到分布式鎖。我們又得用額外的精力去維護(hù)這個分布式鎖。

2、操作原子化

操作原子化，也就是讓要執(zhí)行的一系列動作都保持原子性操作。它的優(yōu)點就是不需要加入額外的鎖機(jī)制。并發(fā)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性達(dá)到了，對Redis的性能也不會有太大的影響。

Redis要實現(xiàn)原子操作，總結(jié)有2種方式：

單命令操作：也就是Redis中的INCR、HINCRBY等命令，直接將簡單的加減操作合成一個命令執(zhí)行；
Lua腳本：借助Lua腳本，讓多個操作在Lua腳本上實現(xiàn)原子性操作。

1.單命令操作

首先，單命令操作，將數(shù)值的加減直接用Redis命令來執(zhí)行。像string的加減可用INCR、DECR操作，hash列表field的加減可用HINCRBY操作。

比如下面截圖，兩個客戶端在不同時刻讀取的linux_pids a值為4，各自+1、-1后a值為4。結(jié)果是正確的。

由此可見，用Redis的INCR、DECR等命令可以解決數(shù)值簡單增減的并發(fā)場景。但如果我們對數(shù)據(jù)的更新不僅僅是簡單的加減操作時，Redis的這些命令就無能為力了。此時我們可以考慮另一種方案：Lua腳本。

2.Lua腳本

Lua語言是由C寫的，因此支持多平臺和系統(tǒng)。從Redis2.6開始，Redis就內(nèi)置了Lua解釋器，我們能直接用Redis客戶端來執(zhí)行l(wèi)ua腳本。

我們可以將需要執(zhí)行的一系列操作用Lua腳本寫好，然后用Redis執(zhí)行它。Lua腳本的方法能保證原子性操作的原因是：Redis會將Lua腳本一次性執(zhí)行，也就是說執(zhí)行Lua腳本是0-1的操作，要么成功，要么失敗。可以理解成MySQL的事務(wù)特性。

Redis使用lua腳本有2種方式：

客戶端中使用：用到script load腳本內(nèi)容、evalsha等命令
執(zhí)行直接執(zhí)行l(wèi)ua腳本

我們一般用第二種方式來執(zhí)行。

客戶端使用方法：

先用script load加載腳本命令，再用evalsha執(zhí)行加載得到的sha1值。

127.0.0.1:6379> script load "return 'hello'"
"1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b"
127.0.0.1:6379> evalsha "1b936e3fe509bcbc9cd0664897bbe8fd0cac101b" 0
"hello"

再來看看Redis使用Lua腳本的語法：

redis-cli --eval {lua_path} KEYS[1] KEYS[2]... , ARGV[1] ARGV[2]...

--eval：         執(zhí)行l(wèi)ua腳本的命令
{lua_path}：        lua腳本的路徑
KEYS[1] KEYS[2]： lua腳本中要操作的redis鍵，我們可以在lua腳本中用KEYS[1]，KEYS[2]，KEYS[3]指定多個
ARGV[1] ARGV[2]：   傳入到lua腳本的參數(shù)，在腳本中用ARGV[1]，ARGV[2]...來獲取。

Redis使用lua腳本的場景很多，最經(jīng)典的案例當(dāng)屬利用lua來控制某個IP的訪問頻率了。比如說需要防止惡意訪問網(wǎng)站的行為，我們規(guī)定1分鐘內(nèi)訪問次數(shù)不能超過30次，實現(xiàn)的方法有很多，比如說漏桶方案、令牌桶方案，但使用最多的還是Redis+lua的分布式限流方案。

我們用lua腳本(test_lua.script)來簡單實現(xiàn)一下上述功能，就是1分鐘內(nèi)若訪問次數(shù)超過30，直接攔截，否則訪問次數(shù)+1：

-- 限流的key
local limit_key = KEYS[1]
-- 限流次數(shù)
local limit_nums = 30
-- 當(dāng)前訪問次數(shù)
local current_num = tonumber(redis.call('get', limit_key) or 0)
-- 超出限流次數(shù)
if current_num + 1 > limit_num
then
return '超出訪問次數(shù)'
-- 沒有超出限流數(shù)，訪問次數(shù)+1
else
redis.call("INCRBY", limit_key, "1")
-- 第一次訪問，設(shè)置過期時間
if current_num == 0 then
redis.call("expire", limit_key, "60")
return current + 1
end