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深入学习 Redis:Redis API 的原子性分析

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金钱

三袋弟子

该用户从未签到

发表于 2017-08-16 13:31:46 |显示全部楼层
在学习Redis的常用操作时,经常看到介绍说,Redis的set、get以及hset等等命令的执行都是原子性的,但是令自己百思不得其解的是,为什么这些操作是原子性的?

原子性

原子性是数据库的事务中的特性。在数据库事务的情景下,原子性指的是:一个事务(transaction)中的所有操作,要么全部完成,要么全部不完成,不会结束在中间某个环节。

对于Redis而言,命令的原子性指的是:一个操作的不可以再分,操作要么执行,要么不执行。

Redis操作原子性的原因

Redis的操作之所以是原子性的,是因为Redis是单线程的。

由于对操作系统相关的知识不是很熟悉,从上面这句话并不能真正理解Redis操作是原子性的原因,进一步查阅进程与线程的概念及其区别。

进程与线程

进程

计算机中已执行程序的实体。比如,一个启动了的php-fpm,就是一个进程。

线程

操作系统能够进行运算调度的最小单元。它被包含在进程之中,是进程的实际运作单位。一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务。比如,mysql运行时,mysql启动后,该mysql服务就是一个进程,而mysql的连接、查询的操作,就是线程。

进程与线程的区别

资源(如打开文件):进程间的资源相互独立,同一进程的各线程间共享资源。某进程的线程在其他进程不可见。

通信:进程间通信:消息传递、同步、共享内存、远程过程调用、管道。线程间通信:直接读写进程数据段(需要进程同步和互斥手段的辅助,以保证数据的一致性)。

调度和切换:线程上下文切换比进程上下文切换要快得多。

线程,是操作系统最小的执行单元,在单线程程序中,任务一个一个地做,必须做完一个任务后,才会去做另一个任务。

Redis在并发中的表现

Redis的API是原子性的操作,那么多个命令在并发中也是原子性的吗?

看看下面这段代码:

    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
    for($i = 0; $i get('val');
            $num++;
            $redis->set('val', $num);
            usleep(10000);
    }

用两个终端执行上面的程序,发现val的结果是小于2000的值,那么可以知道,在程序中执行多个Redis命令并非是原子性的,这也和普通数据库的表现是一样的。

如果想在上面的程序中实现原子性,可以将get和set改成单命令操作,比如incr,或者使用Redis的事务,或者使用Redis+Lua的方式实现。

总结

综上所述,对Redis来说,执行get、set以及eval等API,都是一个一个的任务,这些任务都会由Redis的线程去负责执行,任务要么执行成功,要么执行失败,这就是Redis的命令是原子性的原因。

Redis本身提供的所有API都是原子操作,Redis中的事务其实是要保证批量操作的原子性。
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金钱

七袋长老

该用户从未签到

发表于 2017-08-18 08:11:54 |显示全部楼层
不错不错谢谢分享
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