知其是以然~redis的原子性

原子性

原子性是資料庫的事務中的特性。在資料庫事務的情景下，原子性指的是：一個事務（transaction）中的所有操作，要麼全部完成，要麼全部不完成，不會結束在中間某個環節。

對于Redis而言，指令的原子性指的是：一個操作的不可以再分，操作要麼執行，要麼不執行。

Redis的操作之是以是原子性的，是因為Redis是單線程的。

由于對作業系統相關的知識不是很熟悉，從上面這句話并不能真正了解Redis操作是原子性的原因，進一步查閱程序與線程的概念及其差別。

程序

計算機中已執行程式的實體。比如，一個啟動了的php-fpm，就是一個程序。
線程

作業系統能夠進行運算排程的最小單元。它被包含在程序之中，是程序的實際運作機關。一條線程指的是程序中一個單一順序的控制流，一個程序中可以并發多個線程，每條線程并行執行不同的任務。比如，mysql運作時，mysql啟動後，該mysql服務就是一個程序，而mysql的連接配接、查詢的操作，就是線程。

資源（如打開檔案）：程序間的資源互相獨立，同一程序的各線程間共享資源。某程序的線程在其他程序不可見。
通信：程序間通信：消息傳遞、同步、共享記憶體、遠端過程調用、管道。線程間通信：直接讀寫程序資料段（需要程序同步和互斥手段的輔助，以保證資料的一緻性）。
排程和切換：線程上下文切換比程序上下文切換要快得多。

線程，是作業系統最小的執行單元，在單線程程式中，任務一個一個地做，必須做完一個任務後，才會去做另一個任務。

Redis的API是原子性的操作，那麼多個指令在并發中也是原子性的嗎？

看看下面這段代碼：

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

用兩個終端執行上面的程式，發現val的結果是小于2000的值，那麼可以知道，在程式中執行多個Redis指令并非是原子性的，這也和普通資料庫的表現是一樣的。

如果想在上面的程式中實作原子性，可以将get和set改成單指令操作，比如incr，或者使用Redis的事務，或者使用Redis+Lua的方式實作。

綜上所述，對Redis來說，執行get、set以及eval等API，都是一個一個的任務，這些任務都會由Redis的線程去負責執行，任務要麼執行成功，要麼執行失敗，這就是Redis的指令是原子性的原因。

Redis本身提供的所有API都是原子操作，Redis中的事務其實是要保證批量操作的原子性。

MULTI 、 EXEC 、 DISCARD 和 WATCH 是 Redis 事務相關的指令。事務可以一次執行多個指令，并且帶有以下兩個重要的保證：

EXEC 指令負責觸發并執行事務中的所有指令：

如果用戶端在使用 MULTI 開啟了一個事務之後，卻因為斷線而沒有成功執行 EXEC ，那麼事務中的所有指令都不會被執行。
另一方面，如果用戶端成功在開啟事務之後執行 EXEC ，那麼事務中的所有指令都會被執行。

當使用 AOF 方式做持久化的時候， Redis 會使用單個 write(2) 指令将事務寫入到磁盤中。

然而，如果 Redis 伺服器因為某些原因被管理者殺死，或者遇上某種硬體故障，那麼可能隻有部分事務指令會被成功寫入到磁盤中。

如果 Redis 在重新啟動時發現 AOF 檔案出了這樣的問題，那麼它會退出，并彙報一個錯誤。

使用redis-check-aof程式可以修複這一問題：它會移除 AOF 檔案中不完整事務的資訊，確定伺服器可以順利啟動。

從 2.2 版本開始，Redis 還可以通過樂觀鎖（optimistic lock）實作 CAS （check-and-set）操作，具體資訊請參考文檔的後半部分。

> MULTI
OK
> INCR foo
QUEUED
> INCR bar
QUEUED
> EXEC
1) (integer) 1
2) (integer) 1

如果你有使用關系式資料庫的經驗，那麼 “Redis 在事務失敗時不進行復原，而是繼續執行餘下的指令”這種做法可能會讓你覺得有點奇怪。

以下是這種做法的優點：

Redis 指令隻會因為錯誤的文法而失敗（并且這些問題不能在入隊時發現），或是指令用在了錯誤類型的鍵上面：這也就是說，從實用性的角度來說，失敗的指令是由程式設計錯誤造成的，而這些錯誤應該在開發的過程中被發現，而不應該出現在生産環境中。
因為不需要對復原進行支援，是以 Redis 的内部可以保持簡單且快速。

有種觀點認為 Redis 處理事務的做法會産生 bug ，然而需要注意的是，在通常情況下，復原并不能解決程式設計錯誤帶來的問題。舉個例子，如果你本來想通過 INCR 指令将鍵的值加上 1 ，卻不小心加上了 2 ，又或者對錯誤類型的鍵執行了 INCR ，復原是沒有辦法處理這些情況的。

作者：倉儲大叔，張占嶺，

榮譽：微軟MVP

QQ：853066980

支付寶掃一掃，為大叔打賞!