Redis事务、分布式锁、删除策略介绍

Redis事务

指令

multi:开启事务
exec: 结束并执行事务
discard:终止并放弃事务

注意

  • 如果定义的事务中所包含的命令存在语法错误,整体事务中所有命令均不会执行。包括那些语法正确的命令。
  • 如果一个事务在执行过程中某指令出现错误,不影响其他能执行的指令。程序员可以根据需要手动回滚(没有回滚指令,只能用逆操作)。

Redis中可以使用锁来操控基于特定条件的事务执行。

对 key 添加监视锁,在执行exec前如果key发生了变化,终止事务执行:watch key1 [key2……]

取消对所有 key 的监视:unwatch

分布式锁

使用setnx设置一个公共锁:setnx lock-key value

利用setnx命令的返回值特征,有值则返回设置失败,无值则返回设置成功
+ 对于返回设置成功的,拥有控制权,进行下一步的具体业务操作
+ 对于返回设置失败的,不具有控制权,排队或等待

操作完毕通过del操作释放锁

注意:

因为解锁操作依赖于用户控制,必定会出现加锁后未解锁的风险。

解决方案: 使用expire/pexpire设置锁的过期时间,到点自动释放。

由于操作通常都是微秒或毫秒级,因此该锁定时间不宜设置过大。具体时间需要业务测试后确认。
+ 例如:持有锁的操作最长执行时间127ms,最短执行时间7ms。
+ 测试百万次最长执行时间对应命令的最大耗时,测试百万次网络延迟平均耗时
+ 锁时间设定推荐:最大耗时120%+平均网络延迟110%
+ 如果业务最大耗时<<网络平均延迟,通常为2个数量级,取其中单个耗时较长即可

删除策略

对于那些ttl=-2的已经过期的数据,redis真的将它们删除了吗?

  1. 定时删除
  2. 惰性删除
  3. 定期删除

redis内存中有一块区域用于存储时效性数据的过期时间,它将数据的存储地址和过期时间关联了起来。

定时删除

创建一个定时器,当key设置有过期时间,且过期时间到达时,由定时器任务立即执行对键的删除操作。

  • 优点:节约内存,到时就删除,快速释放掉不必要的内存占用
  • 缺点:CPU压力很大,无论CPU此时负载量多高,均占用CPU,会影响redis服务器响应时间和指令吞吐量

总结:用处理器性能换取存储空间 (拿时间换空间)

惰性删除

数据到达过期时间,不做处理。等下次访问该数据时如果未过期,返回数据,如果发现已过期,删除,返回不存在。

  • 优点:节约CPU性能,发现必须删除的时候才删除
  • 缺点:内存压力很大,出现长期占用内存的数据

总结:用存储空间换取处理器性能(拿时间换空间)

定期删除

Redis启动服务器初始化时,读取配置server.hz的值,默认为10

每秒钟执行server.hz次serverCron()->databasesCron()->activeExpireCycle()

activeExpireCycle()对每个expires[*]逐一进行检测,每次执行250ms/server.hz

对某个expires[]检测时,随机挑选W个key检测
+ 如果key超时,删除key
+ 如果一轮中删除的key的数量>W
25%,循环该过程
+ 如果一轮中删除的key的数量≤W25%,检查下一个expires[],0-15循环

注意:

  • W取值=ACTIVE_EXPIRE_CYCLE_LOOKUPS_PER_LOOP属性值
  • 参数current_db用于记录activeExpireCycle():进入哪个expires[*] 执行
  • 如果activeExpireCycle()执行时间到期,下次从current_db继续向下执行

特点:

周期性轮询redis库中的时效性数据,采用随机抽取的策略,利用过期数据占比的方式控制删除频度

  • 特点1:CPU性能占用设置有峰值,检测频度可自定义设置
  • 特点2:内存压力不是很大,长期占用内存的冷数据会被持续清理
  • 总结:周期性抽查存储空间(随机抽查,重点抽查)

逐出算法

Redis使用内存存储数据,在执行每一个命令前,会调用freeMemoryIfNeeded()检测内存是否充足。如果内存不满足新加入数据的最低存储要求,redis要临时删除一些数据为当前指令清理存储空间。清理数据的策略称为逐出算法。

注意:逐出数据的过程不是100%能够清理出足够的可使用的内存空间,如果不成功则反复执行。当对所
有数据尝试完毕后,如果不能达到内存清理的要求,将出现错误信息。

(error) OOM command not allowed when used memory >'maxmemory'

相关配置

  • maxmemory:即redis最多能使用的物理内存的比例,默认值为0,表示不限制。生产环境中根据需求设定,通常设置在50%以上。
  • maxmemory-samples:每次选取待删除数据的个数。选取数据时并不会全库扫描,导致严重的性能消耗,降低读写性能。因此采用随机获取数据的方式作为待检测删除数据

  • maxmemory-policy:删除策略。

可配置策略

  • 仅对于会过期的数据:
  1. volatile-lru:挑选最近最少使用的数据淘汰
  2. volatile-lfu:挑选最近使用次数最少的数据淘汰
  3. volatile-ttl:挑选将要过期的数据淘汰
  4. volatile-random:任意选择数据淘汰

+ 检测全库数据:
5. allkeys-lru:挑选最近最少使用的数据淘汰
6. allkeys-lfu:挑选最近使用次数最少的数据淘汰
7. allkeys-random:任意选择数据淘汰
+ 放弃数据驱逐:
8. no-enviction(驱逐):禁止驱逐数据(redis5.0中默认策略),会引发错误OOM(Out Of Memory)

通过指令info Stats可以看到缓存的命中次数和丢失次数。

Redis配置拓展

  • bind:绑定主机地址
  • databases:设置数据库的数量,默认16

日志配置

  • loglevel debug|verbose|notice|warning:设置服务器以指定日志记录级别,默认verbose
  • logfile 端口号.log:日志记录文件名

客户端配置

  • maxclients 0:设置同一时间最大客户端连接数,默认无限制。当客户端连接达到上限,Redis会关闭新的连接。
  • timeout 300:客户端闲置等待最大时长,达到最大值后关闭连接。如需关闭此功能,设置为0。

多服务器快捷配置

include *.conf:导入并加载指定配置文件信息,用于快速创建redis公共配置较多的redis实例配置文件,便于维护。

原创文章,作者:彭晨涛,如若转载,请注明出处:https://www.codetool.top/article/redis%e4%ba%8b%e5%8a%a1%e3%80%81%e5%88%86%e5%b8%83%e5%bc%8f%e9%94%81%e3%80%81%e5%88%a0%e9%99%a4%e7%ad%96%e7%95%a5%e4%bb%8b%e7%bb%8d/

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