Redis 동시성 문제 해결

redis의 동시성 문제

저는 오랫동안 Redis를 캐시로 사용해 왔으며, 단일 프로세스로 명령이 하나씩 실행되는 경우가 없을 것이라고 항상 생각했습니다. 동시성 문제 오늘 관련 정보를 보고 나서야 갑자기 깨달았습니다. (권장: redis 비디오 튜토리얼)

특정 문제 예

이름이 myNum이고 아랍어라고 가정하면 키가 있습니다. 여기에 저장된 숫자는 현재 값이 1이라고 가정할 때 myNum에서 여러 연결이 작동하는 경우 동시성 문제가 발생합니다. 두 개의 연결 linkA와 linkB가 있다고 가정합니다. 두 연결 모두 다음 작업을 수행하고 myNum 값 +1을 가져온 다음 다시 저장합니다.

linkA get myNum => 1
linkB get myNum => 1
linkA set muNum => 2
linkB set myNum => 2

작업을 수행한 후 결과 2 일 수 있으며 이는 우리가 예상한 것과 일치하지 않습니다3.
구체적인 예를 보세요:

<?php
require "vendor/autoload.php";

$client = new Predis\Client([
    &#39;scheme&#39; => &#39;tcp&#39;,
    &#39;host&#39; => &#39;127.0.0.1&#39;,
    &#39;port&#39; => 6379,
]);

for ($i = 0; $i < 1000; $i++) {
    $num = intval($client->get("name"));
    $num = $num + 1;
    $client->setex("name", $num, 10080);
    usleep(10000);
}

name의 초기 값을 0으로 설정한 다음 두 개의 터미널을 사용하여 위 프로그램을 동시에 실행합니다. name의 최종 값은 2000이 아닐 수도 있지만 < 2000, 위에서 언급한 동시성 문제가 존재한다는 것을 증명한 경우, 이 문제를 어떻게 해결합니까?

Redis의 트랜잭션

Redis에도 트랜잭션이 있지만 이 트랜잭션은 mysql만큼 완전하지 않으며 일관성과 격리만 보장하며 원자성과 내구성을 충족하지 않습니다.
Redis 트랜잭션은 multi 및 exec 명령

atomicity을 사용합니다. Redis는 트랜잭션의 모든 명령을 한 번 실행하며 중간에 실행이 실패하더라도 롤백하지 않습니다. 종료 신호, 호스트 가동 중지 시간 등으로 인해 트랜잭션 실행이 실패하고 Redis는 다시 시도하거나 롤백하지 않습니다.

Persistence, Redis 트랜잭션의 지속성은 Redis에서 사용하는 지속성 모드에 따라 달라집니다. 안타깝게도 다양한 지속성 모드는 지속성이 없습니다.

Isolation, redis는 트랜잭션을 시작한 후 exec 명령이 나타날 때까지 현재 연결의 모든 명령이 실행되고 이후 다른 연결의 명령이 처리됩니다.
일관성, 문서를 읽어보니 꽤 말도 안 되는 내용이라고 생각했는데, 별 문제가 없는 것 같습니다.

redis의 트랜잭션은 원자성을 지원하지 않으므로 위의 문제를 해결할 수 없습니다.

물론 redis에는 이 문제를 해결할 수 있는 watch 명령도 있습니다. 아래 예를 참조하여 키에 대해 watch를 실행한 다음 watch가 있기 때문에 키 a를 모니터링합니다. 복구되면 후속 트랜잭션이 실행되지 않으므로 여러 연결이 동시에 발생하고 모든 모니터링이 이루어지며 하나만 성공적으로 실행될 수 있고 나머지는 모두 실패를 반환합니다.

127.0.0.1:6379> set a 1
OK
127.0.0.1:6379> watch a
OK
127.0.0.1:6379> multi 
OK
127.0.0.1:6379> incr a
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
1) (integer) 2
127.0.0.1:6379> get a
"2"

실패한 경우의 예 끝에서 다른 연결에 의해 test 값이 수정되었음을 알 수 있습니다.

127.0.0.1:6379> set test 1
OK
127.0.0.1:6379> watch test
OK
127.0.0.1:6379> multi
OK
127.0.0.1:6379> incrby test 11
QUEUED
127.0.0.1:6379> exec
(nil)
127.0.0.1:6379> get test
"100"

내 문제를 해결하는 방법

redis의 명령은 원자성을 충족하므로 값은 아라비아 숫자를 사용할 때 get 및 set 명령을 incr 또는 incrby로 변경하여 이 문제를 해결할 수 있습니다. 다음 코드는 동시 실행을 위해 두 개의 터미널을 열며 결과는 2000으로 우리의 기대에 부합합니다.

<?php
require "vendor/autoload.php";

$client = new Predis\Client([
    &#39;scheme&#39; => &#39;tcp&#39;,
    &#39;host&#39;   => &#39;127.0.0.1&#39;,
    &#39;port&#39;   => 6379,
]);

for ($i = 0; $i < 1000; $i++) {
    $client->incr("name");
    $client->expire("name", 10800);
    usleep(10000);
}

@manzilu

manzilu님이 댓글에 언급한 방법은 정보 확인 후 확인한 결과 실제로 가능하고 효과도 나쁘지 않습니다. .php & php setnx.php&, 마침내 결과를 얻게 됩니다:

<?phprequire "vendor/autoload.php";

$client = new Predis\Client([    &#39;scheme&#39; => &#39;tcp&#39;,    &#39;host&#39;   => &#39;127.0.0.1&#39;,    &#39;port&#39;   => 6379,
]);class RedisLock{    public $objRedis = null;    public $timeout = 3;    /**
     * @desc 设置redis实例
     *
     * @param obj object | redis实例
     */
    public function __construct($obj)
    {        $this->objRedis = $obj;
    }    /**
     * @desc 获取锁键名
     */
    public function getLockCacheKey($key)
    {        return "lock_{$key}";
    }    /**
     * @desc 获取锁
     *
     * @param key string | 要上锁的键名
     * @param timeout int | 上锁时间
     */
    public function getLock($key, $timeout = NULL)
    {
        $timeout = $timeout ? $timeout : $this->timeout;
        $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key);
        $expireAt = time() + $timeout;
        $isGet = (bool)$this->objRedis->setnx($lockCacheKey, $expireAt);        if ($isGet) {            return $expireAt;
        }        while (1) {
            usleep(10);
            $time = time();
            $oldExpire = $this->objRedis->get($lockCacheKey);            if ($oldExpire >= $time) {                continue;
            }
            $newExpire = $time + $timeout;
            $expireAt = $this->objRedis->getset($lockCacheKey, $newExpire);            if ($oldExpire != $expireAt) {                continue;
            }
            $isGet = $newExpire;            break;
        }        return $isGet;
    }    /**
     * @desc 释放锁
     *
     * @param key string | 加锁的字段
     * @param newExpire int | 加锁的截止时间
     *
     * @return bool | 是否释放成功
     */
    public function releaseLock($key, $newExpire)
    {
        $lockCacheKey = $this->getLockCacheKey($key);        if ($newExpire >= time()) {            return $this->objRedis->del($lockCacheKey);
        }        return true;
    }
}

$start_time = microtime(true);
$lock = new RedisLock($client);
$key = "name";for ($i = 0; $i < 10000; $i++) {
    $newExpire = $lock->getLock($key);
    $num = $client->get($key);
    $num++;
    $client->set($key, $num);
    $lock->releaseLock($key, $newExpire);
}
$end_time = microtime(true);echo "花费时间 ： ". ($end_time - $start_time) . "\n";

마찬가지로 1w번 반복하고, usleep을 제거하고, incr을 사용하여 직접 증가시킵니다. 이 작업에는 약 2초가 소요됩니다.

수입을 얻을 때 usleep을 취소하면 시간이 줄어들 뿐만 아니라 늘어납니다. 프로세스가 쓸모없는 루프를 만드는 것을 방지하기 위해 usleep 설정이 합리적이어야 합니다.

요약

너무 많이 읽은 후 간략하게 요약하자면, 사실 redis는 불가능합니다. 단일 프로세스이기 때문에 동시성 문제가 있을 것이고, 아무리 많은 명령을 실행해도 하나씩 실행되기 때문입니다. 이를 사용하다 보면 get과 set 쌍이 발생하는 등 동시성 문제가 발생할 수 있습니다.

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redis 데이터베이스 튜토리얼

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