Redis是一個高性能、分布式內(nèi)存數(shù)據(jù)庫，被廣泛應(yīng)用在分布式系統(tǒng)中。在分布式系統(tǒng)中，如何實現(xiàn)事務(wù)的一致性一直是一個難題，而Redis提供的事務(wù)機(jī)制可以幫助開發(fā)者解決這個問題。本文將介紹Redis如何實現(xiàn)分布式事務(wù)的一致性，并展示代碼示例。
一、Redis事務(wù)機(jī)制簡介
Redis在2.0版本中就提供了事務(wù)機(jī)制，該機(jī)制通過MULTI、EXEC、WATCH、DISCARD和UNWATCH五個命令來實現(xiàn)。事務(wù)中的操作會被順序記錄在一個隊列中，并在EXEC命令被調(diào)用時批量執(zhí)行。如果整個事務(wù)以成功提交，那么記錄隊列中的所有操作將被依次執(zhí)行；如果一個操作失敗，那么整個事務(wù)將被回滾。多個客戶端可以同時開啟自己的事務(wù)，由于面向操作記錄隊列執(zhí)行，所以事務(wù)之間是相互獨立的。
二、Redis分布式事務(wù)實現(xiàn)原理
在Redis單機(jī)事務(wù)中，每個客戶端都是由同一個進(jìn)程處理，而在分布式情況下，每個客戶端可能對應(yīng)不同的Redis實例，這就需要實現(xiàn)分布式事務(wù)一致性來保證數(shù)據(jù)的正確性。
Redis實現(xiàn)分布式事務(wù)的關(guān)鍵在于WATCH和UNWATCH命令。每個客戶端可以通過WATCH命令在Redis中標(biāo)記一些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)，當(dāng)這些數(shù)據(jù)被其他客戶端修改時，這個客戶端的事務(wù)就會被終止。通過UNWATCH命令可以解除這個標(biāo)記。這樣做的原因是當(dāng)用戶開啟事務(wù)時，如果與其它客服端存在相同的寫入競爭，則事務(wù)會回滾，并設(shè)置一個事務(wù)失敗的信號。在這個過程中，客戶端需要將其所有需要被監(jiān)控的關(guān)鍵數(shù)據(jù)唯一標(biāo)識，當(dāng)發(fā)生沖突時，客戶端會根據(jù)這些標(biāo)識判定是否需要回滾事務(wù)。如果需要回滾，客戶端會重新嘗試執(zhí)行該事務(wù)。
三、代碼示例
下面我們用Python實現(xiàn)一個簡單的分布式事務(wù)，模擬兩個客戶端分別在不同的Redis實例上執(zhí)行事務(wù)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)賬操作，要求轉(zhuǎn)賬必須成功，使用WATCH/UNWATCH命令實現(xiàn)一致性控制。
Prerequisites：
Python 3.xRedis-py
代碼如下：
import redis
# 新建兩個 Redis 實例
redis1 = redis.StrictRedis(host="localhost", port=6379, db=0)
redis2 = redis.StrictRedis(host="localhost", port=6380, db=0)
# 我們模擬一下一個轉(zhuǎn)帳操作
def transfer(from_user, to_user, value):
# 兩個實例都要執(zhí)行事務(wù)
tx = redis1.pipeline()
tx2 = redis2.pipeline()
# Watch 監(jiān)控 from_user 和 to_user 的 balance 值
tx.watch(from_user, to_user)
tx2.watch(from_user, to_user)
# 如果 from_user 的 balance 值減去轉(zhuǎn)賬數(shù)值，小于0
if tx.get(from_user) < int(value):
tx.unwatch()
else:
tx.multi()
tx.decrby(from_user, int(value))
# 通過2個實例之間的網(wǎng)絡(luò)通信，將 balance 放入另一個
tx2.multi()
tx2.incrby(to_user, int(value))
print(tx.execute())
print(tx2.execute())
transfer('user1', 'user2', '100') #執(zhí)行轉(zhuǎn)賬操作
登錄后復(fù)制
代碼中新建了兩個 Redis 實例。然后定義了一個 transfer 函數(shù)，該函數(shù)模擬一個轉(zhuǎn)賬操作，需要傳入轉(zhuǎn)賬的 from_user、to_user 和 value 參數(shù)。在函數(shù)內(nèi)部，核心部分是使用 WATCH 命令在兩個 Redis 實例上監(jiān)控 from_user 和 to_user 的 balance 值，避免在轉(zhuǎn)賬過程中出現(xiàn)競爭條件。之后使用事務(wù)兩個 Redis 實例上的余額變化，確保轉(zhuǎn)賬操作的一致性。
總結(jié)
Redis支持事務(wù)機(jī)制，可以保證單個Redis實例上的一致性。但在分布式環(huán)境下，為了保證多個Redis實例上的一致性，需要引入分布式事務(wù)機(jī)制。Redis通過WATCH和UNWATCH命令實現(xiàn)了該機(jī)制。我們可以通過代碼示例更好的理解Redis分布式事務(wù)的實現(xiàn)原理。
