Redis를 사용하여 높은 동시성을 해결하는 방법

NoSQL

Not Only SQL의 약어입니다. NoSQL은 기존 RDBMS가 특정 문제를 처리할 수 없는 문제를 해결하기 위해 제안되었습니다.

즉, 비관계형 데이터베이스는 관계형 데이터의 ACID 특성을 보장하지 않습니다. 일반적으로 데이터 간의 상관 관계가 없으며 확장 측면에서 매우 쉽고 성능이 뛰어납니다.

Redis

redis는 nosql의 대표적인 대표주자이자 현 인터넷 기업들이 꼭 활용해야 할 기술입니다.

Redis는 주로 해시 테이블을 사용하여 키-값 쌍 저장소를 구현합니다. 대부분 캐시 형태로 직접 사용되기 때문에 요청이 디스크에 직접 접근하지 않기 때문에 효율성이 매우 좋고, 중소기업의 요구사항을 완벽하게 충족시킬 수 있습니다.

공통 데이터 유형

• 문자열 문자열

• hash

• 목록 목록

• 세트 세트

• 정렬 세트

문자열 및 해시의 사용 빈도가 높아집니다. 각 유형에는 고유한 작동 명령이 있으며 이는 추가, 삭제, 수정 및 확인에 지나지 않습니다. 구체적인 명령은 나중에 정리하겠습니다.

Pain Point

웹 애플리케이션에서 동시에 많은 요청이 발생하면 데이터 읽기 및 저장에 오류가 발생할 수 있습니다. 즉, 더티 읽기 및 더티 데이터 생성이 발생합니다.

분산 프로젝트에서는 더 많은 문제가 발생합니다.

Thinking

동시성 중에는 여러 요청이 동시에 들어와서 올바르게 처리할 수 없다는 것이 핵심입니다.

비즈니스 로직을 실행하기 위해 요청이 하나씩 들어올 수 있도록 모든 요청을 대기열에 넣을 수 있습니다. 메시지 큐를 사용하는 것은 현재 가능한 솔루션입니다. 다음에는 동시성이 높은 메시지 큐를 처리하는 방법에 대한 기사를 작성하겠습니다

또 다른 방법은 병렬성을 직렬화로 직접 변환하는 것입니다. 그러나 이 솔루션은 엄격한 효율성 요구 사항이 있는 장소나 분산 프로젝트에는 적합하지 않습니다. 이로 인해 동시성 문제를 해결하기 위해 분산 잠금을 구현하기 위해 Redis를 사용하게 됩니다.

분산 잠금

분산 프로젝트에서는 잠금 및 잠금 해제를 나타내는 데 고유하고 보편적이며 효율적인 식별자가 사용됩니다.

Redis는 구현이 매우 간단합니다. 즉, 키의 존재 여부를 통해 키가 잠겨 있는지 잠금 해제되었는지 알 수 있습니다.

문자열 유형을 예로 들어 보겠습니다.

Integer stock = goodsMapper.getStock();
if (stock > 0) {
    stock =- 1;
    goodsMapper.updateStock(stock);
}

위는 즉시 종료를 위한 가장 간단한 의사 코드입니다. 우리는 Redis를 사용하여 분산 잠금을 구현하려고 합니다.

// 这里是错误代码，只是一个思考过程，请耐心看完哦
String key = "REDIS_DISTRIBUTION_LOCKER"; // 分布式锁名称
String value = jedisUtils.get(key);
if (value != null) { // 未上锁
    // wingzingliu
    jedisUtils.set(key, 1); // 上锁
    Integer stock = goodsMapper.getStock();
    if (stock > 0) {
        stock =- 1;
        goodsMapper.updateStock(stock);
        jedisUtils.del(key); // 释放锁
    }
}

위 코드에 문제가 있을 수 있습니다. 즉, 여러 요청이 동시에 들어오고 특정 시간에 여러 요청이 모두 값이 비어 있는 경우 스레드 A가 if에 들어가서 //로 이동합니다. Wingzingliu, 아직 잠겨 있지 않아서 다른 요청도 들어오므로 더티 데이터가 나타납니다.

여기서 코드 문제는 원자성 문제를 고려하지 않는다는 것입니다.

그래서 우리는 기본적으로 값을 설정하는 redis의 setNx 명령을 사용해야 하는데 이는 원자적 연산이므로 실행 후에는 설정 성공 여부가 반환됩니다.

redis> SETNX job "programmer"    # job 设置成功
(integer) 1
 
redis> SETNX job "code-farmer"   # 尝试覆盖 job ，失败
(integer) 0
 
redis> GET job                   # 没有被覆盖
"programmer"

값이 있을 때 집중하면 실패하고 0을 반환합니다. 따라서 우리 코드는 다음과 같이 변환됩니다.

// 这里是错误代码，只是一个思考过程，请耐心看完哦
String key = "REDIS_DISTRIBUTION_LOCKER"; // 分布式锁名称
Long result = jedisUtils.setNx(key, 1);
if (result > 0) { // 上锁成功，进入逻辑
    // wingzingliu1
    Integer stock = goodsMapper.getStock();
    if (stock > 0) {
        stock =- 1;
        goodsMapper.updateStock(stock);
 
        System.out.println("购买成功!");
    } else {
        System.out.println("没有库存了!");
    }
    // wingzingliu2
    jedisUtils.del(key); // 释放锁
}

위를 통해 원자성을 보장하고 순서대로 올바르게 처리할 수 있습니다.

하지만 또 다른 숨겨진 문제가 있습니다. 즉, 스레드가 잠금을 성공적으로 실행한 후 프로그램이wingzingliu1과wingzingliu2 사이에 예외를 발생시킵니다. 그런 다음 프로그램이 종료되고 잠금이 해제될 수 없으며 다른 스레드가 들어올 수 없습니다.

해결책은 try catch finally 블록을 추가하고 finally에서 잠금을 해제하는 것입니다.

하지만 다운타임이라면 어떨까요? 잠금이 잠긴 후에도 최종 내용은 실행되지 않습니다. 수동 처리가 없으면 나중에 모든 스레드가 들어갈 수 없습니다.

그래서 redis의 만료 시간이 도입되고, 특정 시간이 되면 자동으로 잠금이 해제됩니다.

// 这里是不够完善的代码，请耐心看完哦
try {
    String key = "REDIS_DISTRIBUTION_LOCKER"; // 分布式锁名称
    Long result = jedisUtils.setNx(key, 1, 30); // 假设处理逻辑需要20s左右，设置了30秒自动过期
    if (result > 0) { // 上锁成功，进入逻辑
        Integer stock = goodsMapper.getStock();
        if (stock > 0) {
            stock =- 1;
            goodsMapper.updateStock(stock);
 
            System.out.println("购买成功!");
        } else {
            System.out.println("没有库存了!");
        }
    }
} catch (Exception e) {
    
} finally {
    jedisUtils.del(key); // 释放锁
}

위는 비교적 완전한 분산 잠금이지만 여전히 작은 결함이 있습니다. 특정 요청 A가 매우 느리게 처리될 것으로 예상되지만 잠금이 30초에 만료되면 35초가 걸립니다. , 다른 요청도 자연스럽게 들어오게 됩니다.

이것은 동시 실행을 초래할 뿐만 아니라 요청 A가 처리된 후에도 계속 잠금을 해제하여 실제로 잠금을 다음 스레드로 전달합니다. 비유하자면 전체 동시성 제어가 엉망이 될 것입니다.

이론적으로 키 만료 시간을 더 길게 설정할 수 있지만 이것이 최선의 해결책은 아닙니다. 여기에 개념이 있습니다: 생명을 잠그는 것입니다.

자물쇠는 수명을 연장시켜줍니다

이름 그대로 자물쇠는 수명을 연장시켜줍니다. 구현은 잠금이 곧 만료될 때 잠금 시간을 연장하는 것입니다. 30초 잠금이 사용된다고 가정하고 10초마다 잠금이 여전히 존재하는지 확인합니다. 잠금 상태가 계속 유지되면 30초 동안 잠금 상태를 유지하세요. 이렇게 하면 위에서 발생할 수 있는 문제를 피할 수 있습니다.

여기에서는 예약된 작업이 사용되며 주기적으로 호출할 수 있습니다.

Extension

방금 키에 설정한 값은 1입니다. 실제로 요청 ID를 사용하여 저장할 수 있으므로 잠금을 해제할 때 잠금 해제를 피할 수도 있습니다. 다른 스레드에서. 이는 프런트 엔드에 의해 전달되거나 특정 규칙에 따라 서버에 의해 생성될 수 있습니다.

위 내용은 Redis를 사용하여 높은 동시성을 해결하는 방법의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!