Redis事务

原创已于 2025-11-25 17:57:41 修改 · 766 阅读

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于 2025-11-20 10:51:51 首次发布

事务

一个事务从开始到结束通常会经历以下三个阶段:

事务开始。
命令人队。
事务执行/取消

事务开始

MULTI命令的执行标志着事务的开始。MULTI命令可以将执行该命令的客户端从非事务状态切换至事务状态，这一切换是通过在客户端状态的flags属性中打开REDIS_MULTI标识来完成的。

命令入队

当一个客户端处于非事务状态时，这个客户端发送的命令会立即被服务器执行；
而当一个客户端切换到事务状态之后，服务器会根据这个客户端发来的不同命令执行不同的操作：

如果客户端发送的命令为EXEC, DISCARD, (UN)WATCH, MULTI四个命令的其中一个，那么服务器立即执行这个命令。
与此相反，如果客户端发送的是其他命令，那么服务器并不立即执行这个命令，而是将这个命令放入一个事务队列里面(打包后一次性发送给redis服务端)，然后向客户端返回QUEUED回复

事务队列

每个Redis客户端都有自己的事务状态，这个事务状态保存在客户端状态的master属性里面。事务状态包含一个事务队列，以及一个已入队命令的计数器(也可以说是事务队列的长度)。事务队列是一个multiCmd类型的数组，数组中的每个multiCmd结构都保存了一个已入队命令的相关信息，包括指向命令实现函数的指针、命令的参数、参数的数量。事务队列以先进先出(FIFO)的方式保存入队的命令，较先人队的命令会被放到数组的前面，而较后人队的命令则会被放到数组的后面。如下是master属性结构的示例：

执行事务/取消

当一个处于事务状态的客户端向服务器发送EXEC命令时，将立即被服务器执行：服务器会遍历这个客户端的事务队列，执行队列中保存的所有命令(不会被打断)，最后将执行命令所得的结果全部返回给客户端。调用discard命令会清空事务队列并退出事务。

本地事务

单机实现的事务。Redis 中的事务是一组命令的集合，是 Redis 的最小执行单位。它使用MULTI, EXEC, DISCARD 和 WATCH 命令来实现事务功能。事务可以一次执行多个命令。

两个重要的保证

隔离性：每个事务是一个单独的隔离操作，事务中的所有命令都被序列化(数组)并按顺序执行；
顺序性：Redis执行事务期间，不会被其它客户端发送的命令打断，事务中的所有命令都作为一个隔离操作顺序执行。直到事务命令全部执行完毕才会执行其他客户端的命令。

不支持回滚和都成功

Redis事务是原子操作，所有命令都执行或者都不执行，且是不支持回滚的。使用EXEC 命令触发一个事务中所有命令的执行。所以，如果一个客户端在调用EXEC 命令前丢失连接，那么所有的命令不会被执行，相反，如果EXEC 被调用，那么所有命令会被执行，但不保证都成功

不支持回滚？

Redis 的事务不支持回滚，但是执行的命令有语法错误，Redis 会执行失败，这些问题可以从程序层面捕获并解决。但是如果出现其他问题，则依然会继续执行余下的命令。这样做的原因是因为回滚需要增加很多工作，而不支持回滚则可以保持简单、快速的特性。

不保证都成功？

虽然命令都会被执行，但因为事务内的命令可能出现：1.语法错误的时候才失败；2.要执行的key数据类型不匹配，导致一些命令会执行失败等

实现过程

(单线程处理客户端请求)

Redis使用 MULTI 命令，打开事务状态，标记事务开始，它总是返回OK。
MULTI执行之后，客户端可以发送多条命令，Redis会把这些命令保存在队列(数组)当中，而不是立刻执行这些命令
所有的命令会在调用EXEC 命令之后执行
如果不调用EXEC，调用 DISCARD 会清空事务队列并退出事务
WATCH 命令可以为 Redis 事务提供 check-and-set(CAS)行为。可以监控一个或多个键，一旦其中有一个键被修改（或删除），之后的事务就不会执行，监控一直持续到EXEC命令

扩展一

当使用 append-only file 方式持久化时，Redis使用单个 write(2) 系统调用将事务写到磁盘上。但是，如果Redis服务器崩溃或被系统管理员以某种硬方式杀死，则可能只注册了部分操作。Redis重启的时候会检测到这种情况，并返回错误退出。使用 redis-check-aof 工具可以删除部分事务，这样Redis可以重新启动。从2.2起，Redis提供了额外的保证，以类似check-and-set (CAS)的乐观锁形式。

扩展二

MULTI命令实现

MULTI命令的执行标志着事务的开始，将执行该命令的客户端从非事务状态切换至事务状态

DISCARD命令实现

调用discard命令会清空事务队列并退出事务

EXEC命令实现

事务内所有命令会在调用EXEC 命令之后执行(如果一个客户端在调用EXEC 命令前丢失连接，那么所有的命令不会被执行)

WATCH命令实现

WATCH命令是一个乐观锁(optimistic locking)，它可以在EXEC命令执行之前，监视任意数量的数据库键，并在EXEC命令执行时，检查被监视的键是否至少有一个已经被修改过了，如果是的话，服务器将拒绝执行事务，并向客户端返回代表事务执行失败的空回复

原理

每个Redis数据库都保存着一个watched_keys字典，这个字典的键是某个被WATCH命令监视的数据库键，而字典的值则是一个记录了所有监视相应数据库键客户端的链表。通过watched_keys字典，服务器可以清楚地知道哪些数据库键正在被监视，以及哪些客户端正在监视这些数据库键

监视机制的触发

所有对数据库进行修改的命令，比如SET、LPUSH、SADD、ZREM、DEL、FLUSHDB 等等，在执行之后都会调用multi.c/touchWatchKey函数(redis的事件函数之一)对watched_keys字典进行检查，查看是否有客户端正在监视刚刚被命令修改过的数据库键，如果有的话，那么 touchWatchKey函数会将监视被修改键的客户端的REDIS_DIRTY_CAS标识打开，表示该客户端的事务安全性已经被破坏