深入理解Redis线程模型

 

 深入理解Redis线程模型

 

 

1、Redis到底是单线程还是多线程？ 

Redis为了能够与更多的客户端进⾏连接，还是使⽤的多线程来维护与客户端的 Socket连接。在redis.conf中就有⼀个参数maxclients维护了最⼤的客户端连接数。但是，在服务端，Redis响应⽹络IO和键值对读写的请求，则是由⼀个单独的主线程 完成的。Redis基于epoll实现了IO多路复⽤，这就可以⽤⼀个主线程同时响应多个 客户端Socket连接的请求。

 在这种线程模型下，Redis将客户端多个并发的请求转成了串⾏的执⾏⽅式。因此， 在Redis中，完全不⽤考虑诸如MySQL的脏读、幻读、不可重复读之类的并发问 题。并且，这种串⾏化的线程模型，加上Redis基于内存⼯作的极⾼性能，也让 Redis成为很多并发问题的解决⼯具。 

然后，严格来说，Redis后端的线程模型跟Redis的版本是有关系的。

Redis4.X以前的版本，都是采⽤的纯单线程。到Redis6.x和7.x版本中，开始⽤⼀种全新的多线程机制来提升后台⼯作。尤其在现在的Redis7.x版本中，Redis后端的很多⽐较费时的操作，⽐如持久化RDB，AOF⽂件、unlink异步删除、集群数据同步等，都是由额外的线程执⾏的。例如，对于 FLUSHALL操作，就已经提供了异步的⽅式。

 

2、Redis如何保证指令原⼦性

对于核⼼的读写键值的操作，Redis是单线程处理的。如果多个客户端同时进⾏读写请求，Redis只会排队串⾏。也就是说，针对单个客户端，Redis并没有类似MySQL的事务那样保证同⼀个客户端的操作原⼦性。

在不同的业务场景下，Redis也提供了不同的思路。我们需要在项⽬中能够灵活选择。

1、复合指令

Redis内部提供了很多复合指令，他们是⼀个指令，可是明显⼲着多个指令的活。⽐如 MSET(HMSET)、GETSET、SETNX、SETEX。这些复合指令都能很好的保持原⼦性。

2、Redis事务

MULTI (null)  -- 开启事务
EXEC (null)  -- 执⾏事务

WATCH key [key ...]   --监听某⼀个key的变化
UNWATCH (null)  --去掉监听

 redis事务并不会像mysql那样回滚数据，甚⾄报错后⾯的指令都没有受到影响。Redis的事务作⽤，仅仅只是保证事务中的命令原⼦操作是⼀起执⾏，⽽不会在执⾏过程中被其他指令加塞。开启事务后，所有操作的返回结果都是QUEUED，表示这些操作只是排好了队，等到EXEC后⼀起执⾏。

Redis事务可以通过Watch机制进⼀步保证在某个事务执⾏前，某⼀个key不被修改。

 注意：UNWATCH取消监听，只在当前客户端有效。⽐如下图。 只有在左侧客户端步骤3之前执⾏UNWATCH才能让事务执⾏成功。在右侧客户端执⾏UNWATCH是不⽣效的。

 

2、Redis事务失败如何回滚？

1. 如果事务是在EXEC执⾏前失败(⽐如事务中的指令敲错了，或者指令的参数不对)，那么整个事务的操作都不会执⾏。
2. 如果事务是在EXEC执⾏之后失败(⽐如指令操作的key类型不对)，那么事务中的其他操作都会正常执⾏，不受影响。

 

3、Pipeline

如果你有⼤批量的数据需要快速写⼊到Redis中，这种⽅式可以⼀定程度提⾼执⾏效率。核⼼作⽤：优化RTT(round-trip time)。

当客户端执⾏⼀个指令，数据包需要通过⽹络从Client传到Server，然后再从Server返回到Client。这个中间的时间消耗，就称为RTT(Rount Trip Time)。
pipeline就是将客户端的多个指令打包，⼀起往服务端推送。但是pipeline不具备原⼦性。pipeline只是将多条命令发送到服务端，最终还是可能会被其他客户端的指令加塞的。 pipeline在执行过程中会阻塞当前客户端，因此不建议复杂耗时指令执行。

 

4、lua脚本

在线调试Lua脚本：https://wiki.luatos.com/
lua是⼀种单线程的模式⼩巧的脚本语⾔，所以，在Redis中执⾏⼀段lua脚本，天然就是原⼦性的。

# 执行lua脚本
EVAL script numkeys [key [key ...]] [arg [arg ...]]

• script参数是⼀段Lua脚本程序，它会被运⾏在Redis服务器上下⽂中，这段脚本不必(也不应该)定义为⼀ 个Lua函数。
• numkeys参数⽤于指定键名参数的个数。键名参数 key [key ...]
• Lua中通过全局变量KEYS数组，⽤1 为基址的形式访问( KEYS[1] ，KEYS[2] ，以此类推)。
• 参数 arg [arg ...] ，可以在Lua中通过全局变量ARGV数组访问， 访问的形式和KEYS变量类似( ARGV[1] 、 ARGV[2]，诸如此类)。

在lua脚本中，可以使⽤redis.call函数来调⽤Redis的命令

eval "local initcount = redis.call('get', KEYS[1]) local a = tonumber(initcount) local b = tonumber(ARGV[1])
 if a >= b then redis.call('set', KEYS[1], a) return 1 end redis.call('set', KEYS[1], b) return 0 " 1 "stock_1" 10(integer) 0

不要在Lua脚本中出现死循环和耗时的运算，否则redis会阻塞，将不接受其他的命令。相⽐之下，管道pipeline不会阻塞redis。Redis中有⼀个配置参数来控制Lua脚本的最⻓控制时间。默认5秒钟。当lua脚本执⾏时间超过了这个时⻓，Redis会对其他操作返回⼀个BUSY错误，⽽不会⼀直阻塞。