Redis的事务与关系型数据库事务有何不同？

Redis的事务与关系型数据库事务有何不同？

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/2401_84419325/article/details/139534341

Redis的事务机制与关系型数据库的事务机制存在诸多不同。本文将从原子性、持久性、隔离性、一致性、并发控制等多个维度，对比分析Redis事务与关系型数据库事务的差异，并探讨分布式事务的解决方案。

原子性差异

• 关系型数据库（如MySQL）：事务中的所有操作要么全部完成，要么全部不完成，具有强原子性。
• Redis：在4.0之前的版本中，事务实际上是通过MULTI/EXEC命令来实现的一系列命令的批量执行，如果中途某个命令失败，后续命令仍会执行。从Redis 4.0开始，引入了事务的原子性保证，但这种保证仅在客户端使用MULTI/EXEC时有效。

持久性差异

• 关系型数据库：事务完成后，更改的数据会被持久化到磁盘，即使系统崩溃也不会丢失。
• Redis：作为一个内存数据库，数据主要存储在内存中。虽然Redis通过RDB和AOF机制提供了数据的持久化，但事务操作的持久性取决于配置和具体的持久化策略。

隔离性差异

• 关系型数据库：通常提供严格的隔离级别，如读已提交（Read Committed）、可重复读（Repeatable Read）和串行化（Serializable）。
• Redis：单线程模型天然避免了并发导致的数据不一致问题，但Redis的事务没有隔离级别的概念，事务中的命令在执行前不会被其他客户端观察到，但执行过程中可能会与其他客户端的命令交错执行。

一致性差异

• 关系型数据库：在事务开始和结束时，数据库从一个一致的状态转移到另一个一致的状态。
• Redis：事务保证了操作的原子性，但对一致性的支持取决于具体的操作和数据结构。

并发控制

• 关系型数据库：使用锁或其他并发控制机制来处理多个事务的并发执行。
• Redis：由于单线程模型，Redis自身不会在服务器端进行并发控制，但客户端库可能实现乐观锁或事务的其他并发控制机制。

事务范围

• 关系型数据库：事务可以跨越多个表和数据库对象。
• Redis：事务通常局限于单个Redis连接和单个数据库实例。

单体事务 VS 分布式事务

• 单体事务：通常指在一个单一的数据库管理系统（DBMS）内部执行的事务。这种事务涉及的操作都是针对同一个数据库实例。
• 分布式事务：涉及多个数据库或服务，它们可能分布在不同的服务器、应用或地理位置上。分布式事务比单体事务更复杂，涉及到网络通信、多个系统间的协调等。

分布式事务解决方案

• 两阶段提交协议（2PC）：这是一种经典的分布式事务解决方案，通过准备阶段和提交阶段来确保所有参与者要么全部提交，要么全部回滚。
• 三阶段提交协议（3PC）：这是对2PC的改进，增加了超时机制，以解决协调者故障时参与者的阻塞问题。
• 补偿事务（TCC）：TCC代表Try、Confirm和Cancel三个操作。在Try阶段进行资源检测和预留，在Confirm阶段提交业务操作，在Cancel阶段释放预留资源。
• 消息队列 + 事件驱动：利用消息队列来保证本地操作和发送消息的原子性，通过事件驱动架构来处理消息，实现最终一致性。
• 使用Seata：Seata是一个开源的分布式事务解决方案，支持AT、TCC、Saga和XA等事务模式，通过全局事务协调者和分支事务的协调来处理分布式事务。

Redis单线程到多线程的升级

1. Redis 4.0之前：

• Redis主要采用单线程模型，所有的命令执行和网络通信都在一个主线程中顺序执行。

2. Redis 4.0及之后：

• 虽然Redis仍然主要在单个主线程中执行命令，但引入了后台线程处理一些耗时操作，如异步持久化、过期键的清理等。

3. Redis 6.0：

• 引入了多线程特性，但主要用于处理网络IO的读写操作，而非命令执行。这意味着Redis仍然保持了单线程执行命令的原子性和一致性，同时利用多核CPU提高了网络IO的性能。

Redis多线程的实现

• IO多线程：Redis 6.0通过配置文件启用IO多线程，可以设置多个IO线程来处理网络请求的读写操作。
• 线程数设置：建议的线程数通常小于CPU核心数，以避免线程上下文切换的开销。
• 命令执行：即使启用了多线程，Redis的命令执行仍然在主线程中顺序执行，保持了操作的原子性。

分布式锁的实现

分布式锁是分布式系统中用于同步不同进程或服务对共享资源访问的机制。以下是实现Redis分布式锁的一些常见方法：

1. SETNX + EXPIRE：

• 使用SETNX命令尝试设置键，若成功则使用EXPIRE设置键的过期时间。

2. SET命令扩展：

• 使用SET命令的NX（Not Exist）和EX（秒级过期）或PX（毫秒级过期）选项原子性地设置键和过期时间。

3. Lua脚本：

• 通过Lua脚本保证SETNX和EXPIRE的原子性执行，减少因命令分开执行导致的竞态条件。

4. Redlock算法：

• 一种高级的分布式锁算法，通过尝试在多个独立的Redis实例上加锁来提高锁的安全性。

5. Redisson框架：

• Redisson是一个基于Redis的Java客户端库，提供了多种分布式锁的实现，包括Redlock算法和自动续期机制。

6. 多机分布式锁：

• 在多Redis实例部署的情况下，使用如Redisson提供的Redlock实现，确保分布式锁的高可用性和安全性。

7. 其他实现：

• 包括使用Redisson的RLock对象或其他高级API来简化分布式锁的获取和释放操作。

分布式锁的最佳实践

• 锁的粒度：尽量使用细粒度的锁，以减少锁争用。
• 锁的超时：合理设置锁的超时时间，避免死锁。
• 锁的重入：支持锁的重入性，允许同一线程多次获取同一把锁。
• 锁的安全性：确保锁只能被持有者释放，防止其他线程误操作。

通过上述方法，Redis不仅可以通过多线程提升性能，还可以作为分布式系统中实现同步机制的关键组件。随着Redis版本的不断升级，其在分布式系统中的应用也越来越广泛。