Redis 併發原子性原理

redis原子性原理

摘要：

1、redis是單程序單執行緒的網路模型，用的是epoll網路模型，網路模型都是單執行緒非同步非阻塞處理網路請求

2、redis的單執行緒處理所有的客戶端連線請求，命令讀寫請求。（有些任務比如rdb和aof等操作是fork子程序處理的，不會影響redis主線程處理客戶端的命令）

3、redis提供的所有api操作，相對於服務端方面都是one by one執行的，命令是乙個接著乙個執行的，不存在並行執行的情況。

4、redis客戶端就可能會出現高併發出現錯誤的讀寫資料，下面我們舉個電商秒殺的例子來講解一下。

redis在併發中的表現

redis的api是原子性的操作，那麼多個命令在併發中也是原子性的嗎？

看看下面這段**：

<?php

$num = 10; //系統庫存量

$user_id = \session::get('user_id');//當前搶購使用者id

$len = \redis::llen('order:1'); //檢查庫存，order:1 定義為健名

if($len >= $num)

return '已經搶光了哦';

$result = \redis::lpush('order:1',$user_id); //把搶到的使用者存入到列表中

if($result)

return '恭喜您!搶到了哦';

如果**正常執行，按照預期理解的是列表order:1中最多只能儲存10個使用者的id，因為庫存只有10個。

然而，但是,在使用jmeter工具模擬多使用者併發請求時，最後發現order:1中總是超過5個使用者，也就是出現了「超搶/超賣」。

分析問題就出在這一段**：

$len = \redis::llen('order:1');  //檢查庫存，order:1 定義為健名
if($len >= $num)
return '已經搶光了哦';

雖然llen和lpush2個操作如果單獨執行是具備原子性的，然而上面這個業務2個命令組合起來才算是完成乙個業務，但是2個命令組合起來就不具備原子性，所有在兩個命令之間其他客戶端會出現讀寫髒資料的情況。

在搶購進行到一定程度，假如現在已經有9個人搶購成功，又來了3個使用者同時搶購，三個使用者假設有先後順序，但是在第乙個使用者lpush到redis之前，其他的兩個使用者其實已經獲取push之前的長度9了，這時if條件將會被繞過(條件同時被滿足了)，這三個使用者都能搶購成功。而實際上只剩下一件庫存可以搶了。

在高併發下，很多看似不大可能是問題的，都成了實際產生的問題了。要解決「超搶/超賣」的問題，核心在於保證檢查庫存時的操作是依次執行的，再形象的說就是把「多執行緒」轉成「單執行緒」。即使有很多使用者同時到達，也是乙個個檢查並給與搶購資格，一旦庫存搶盡，後面的使用者就無法繼續了。

我們需要使用redis的原子操作來實現這個「單執行緒」。首先我們把庫存存在goods_store:1這個列表中，假設有10件庫存，就往列表中push10個數，這個數沒有實際意義，僅僅只是代表一件庫存。搶購開始後，每到來乙個使用者，就從goods_store:1中pop乙個數，表示使用者搶購成功。當列表為空時，表示已經被搶光了。因為列表的pop操作是原子的，即使有很多使用者同時到達，也是依次執行的。搶購的示例**如下：

比如這裡我先把庫存(可用庫存,這裡我強調下哈,一般都是商品詳情頁搶購,後來者進來看到的庫存可能不再是後台系統配置的10個庫存數了)放入redis佇列：

$num=10; //庫存
$len=\redis::llen('goods_store:1'); //檢查庫存,goods_store:1 定義為健名
$count = $num-$len; //實際庫存-被搶購的庫存 = 剩餘可用庫存
for($i=0;$i<$count;$i++)
\redis::lpush('goods_store:1',1);//往goods_store列表中,未搶購之前這裡應該是預設滴push10個庫存數了
//echo \redis::llen('goods_store:1');//未搶購之前這裡就是10了

好吧，搶購時間到了：

/* 模擬搶購操作,搶購前判斷redis佇列庫存量 */
$count=\redis::lpop('goods_store:1');//lpop是移除並返回列表的第乙個元素。
if(!$count)
return '已經搶光了哦';

/* 下面處理搶購成功流程 */

\db::table('goods')->decrement('num', 1);//減少num庫存字段

使用者搶購成功後，上面的我們也可以稍微優化下，比如我們可用將使用者id存入了order:1列表中。接下來我們可以引導這些使用者去完成訂單的其他步驟，到這裡才涉及到與資料庫的互動。最終只有很少的人走到這一步吧，也就解決的資料庫的壓力問題。

我們再改下上面的**：

$user_id =  \session::get('user_id');//當前搶購使用者id
/* 模擬搶購操作,搶購前判斷redis佇列庫存量 */
$count=\redis::lpop('goods_store:1');
if(!$count)
return '已經搶光了哦';
$result = \redis::lpush('order:1',$user_id);
if($result)
return '恭喜您!搶到了哦';

為了檢測實際效果，我使用jmeter工具模擬100、200、1000個使用者併發進行搶購，經過大量的測試，最終搶購成功的使用者始終為10，沒有出現「超搶/超賣」。

Redis 併發原子性原理

Redis 併發原子性原理實現秒殺的設計

redis的原子性

java併發之原子性

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