Redis 高并发竞争 key ,如何解决这个难点?

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mikechen的互联网架构 发表于 2024/11/09 12:12:54 2024/11/09
【摘要】 本文主要探讨 Redis 在高并发场景下的并发竞争 Key 问题,以及较为常用的两种解决方案(分布式锁+时间戳、利用消息队列)。关注【mikechen的互联网架构】,10年+BAT架构经验倾囊相授。

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大家好,我是 mikechen | 陈睿

上一篇:如何解决Redis缓存雪崩、缓存穿透、缓存并发等5大难题,谈到了比较重要的并发竞争Key的问题。本篇就接着来谈Redis在高并发的场景,如何来解决并发竞争Key的解决方案@mikechen

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01 并发竞争的由来

1.Redis高并发的问题

Redis缓存的高性能有目共睹,应用的场景也是非常广泛,但是在高并发的场景下,也会出现问题:缓存击穿、缓存雪崩、缓存和数据一致性,以及今天要谈到的缓存并发竞争。

这里的并发指的是多个redis的client同时set key引起的并发问题。

2.出现并发设置Key的原因

Redis是一种单线程机制的nosql数据库,基于key-value,数据可持久化落盘。由于单线程所以Redis本身并没有锁的概念,多个客户端连接并不存在竞争关系,但是利用jedis等客户端对Redis进行并发访问时会出现问题。

比如:同时有多个子系统去set一个key。这个时候要注意什么呢?

3.举一个例子

多客户端同时并发写一个key,一个key的值是1,本来按顺序修改为2,3,4,最后是4,但是顺序变成了4,3,2,最后变成了2。

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如何解决redis的并发竞争key问题呢?下面给到2个Redis并发竞争的解决方案。

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02 第一种方案:分布式锁+时间戳

1.整体技术方案

这种情况,主要是准备一个分布式锁,大家去抢锁,抢到锁就做set操作。

加锁的目的实际上就是把并行读写改成串行读写的方式,从而来避免资源竞争。

2.Redis分布式锁的实现

主要用到的redis函数是setnx()

用SETNX实现分布式锁:

通过 SETNX,我们可以非常简单地实现分布式锁。

例如:某客户端要获得一个名字mikechen的锁,客户端使用下面的命令进行获取:

SETNX lock.mikechen<current Unix time + lock timeout + 1>

  • 如返回1,则该客户端获得锁,把lock.mikechen的键值设置为时间值表示该键已被锁定,该客户端最后可以通过DEL lock.foo来释放该锁。
  • 如返回0,表明该锁已被其他客户端取得,这时我们可以先返回或进行重试等对方完成或等待锁超时。

3.时间戳

由于上面举的例子,要求key的操作需要顺序执行,所以需要保存一个时间戳判断set顺序。

系统A key 1 {ValueA 7:00}

系统B key 1 { ValueB 7:05}

假设系统B先抢到锁,将key1设置为{ValueB 7:05}。接下来系统A抢到锁,发现自己的key1的时间戳早于缓存中的时间戳(7:00<7:05),那就不做set操作了。

4.什么是分布式锁

因为传统的加锁的做法(如java的synchronized和Lock)这里没用,只适合单点。因为这是分布式环境,需要的是分布式锁。

当然,分布式锁可以基于很多种方式实现,比如zookeeper、redis等,不管哪种方式实现,基本原理是不变的:用一个状态值表示锁,对锁的占用和释放通过状态值来标识。

关于分布式锁,可以查看我的往期文章:分布式锁的实现原理与应用场景详解

03 第二种方案:利用消息队列

在并发量过大的情况下,可以通过消息中间件进行处理,把并行读写进行串行化。

把Redis.set操作放在队列中使其串行化,必须一个一个执行。

在一些高并发的场景中,这种方式算是一种通用的解决方案。

以上,是针对 Redis 高并发竞争 key 场景难点的方案解析,欢迎评论区留言交流或拓展。

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本文已同步我的技术博客 www.mikechen.cc,更新至我原创的《30W+字大厂架构技术合集》中。

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