高并发核心技术Redis系列(八)--------企业级解决方案(下)

本文涉及的产品
Redis 开源版,标准版 2GB
推荐场景:
搭建游戏排行榜
云数据库 Tair(兼容Redis),内存型 2GB
简介: 通过setnx上锁由于setnx只有不存在该key的时候,可以设置成功,并返回1,否则设置失败,并返回0

7.1 设置锁和过期时间

1. 通过setnx上锁

由于setnx只有不存在该key的时候,可以设置成功,并返回1,否则设置失败,并返回0。

 

setnx lock A //获取锁,并对lock上锁
setnx lock B //其他服务器试图获取锁时,失败

2. 通过del释放锁

del lock //释放锁,此时其他服务器可以获取锁

2345_image_file_copy_258.jpg

3. 如果锁一直不释放,需要增加过期时间,防止资源浪费。

2345_image_file_copy_259.jpg

expire lock 10 //给锁添加个过期时间

4. 如果在上锁之后,设置过期时间之前,服务器异常,就无法设置过期时间,可以在上锁的同时设置过期时间。

set lock 1 nx ex 10 //上锁的同时设置过期时间

7.2 防止误删

2345_image_file_copy_260.jpg

避免误删情况出现,可以在加锁过程中添加一个加锁的唯一id,通过跟该id对比,阻止误删的情况出现。

//连接到自己的redis服务器
    Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379);
    UUID uuid = UUID.randomUUID();
    jedis.setnx("lock",uuid.toString());
    /*
    执行业务代码
* */
    //释放锁的时候,通过uuid对比下是不是自己加的锁
    String lockuuid = jedis.get("lock");
    if (uuid.toString().equals(lockuuid))
   {
      //如果是自己加的锁,则释放
      jedis.del("lock");
   }

7.3 保证删除原子性

2345_image_file_copy_261.jpg 

Lua脚本

Lua 是一种轻量小巧的脚本语言,用标准C语言编写并以源代码形式开放, 其设计目的是为了嵌入应用程序中,从而为应用程序提供灵活的扩展和定制功能。

Redis中引入lua的优势:

  • 减少网络开销:多个请求通过脚本一次发送,减少网络延迟
  • 原子操作:将脚本作为一个整体执行,中间不会插入其他命令,无需使用事务
  • 复用:客户端发送的脚本永久存在redis中,其他客户端可以复用脚本
  • 可嵌入性:可嵌入JAVA,C#等多种编程语言,支持不同操作系统跨平台交互

lua进行比较uuid,对比成功后删除键值对的代码:

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1]
  then
  return redis.call('del', KEYS[1])
else
  return 0
end

if 中的比较如果是true , 那么 执行 del 并返回del结果;如果 if 结果为false 直接返回 0 。

其中的KEYS[1] , ARGV[1] 是参数,我们只调用 jedis 执行脚本的时候,传递这两个参数就可以了。

通过jedis执行lua脚本

//连接到自己的redis服务器
Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379);
UUID uuid = UUID.randomUUID();
jedis.setnx("lock",uuid.toString());
String lockuuid = jedis.get("lock");
String luaScript = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return
redis.call('del',KEYS[1]) else return 0 end";// lua脚本,用来释放分布式锁
//第一个参数是lua脚本,第二个参数是需要判断的key,第三个参数是key所对应的value
jedis.eval(luaScript,Arrays.asList("lock"),Arrays.asList(lockuuid));

通过lua脚本进行比对删除,保证原子性操作,防止出现问题。

8 消息队列

8.1 List消息队列

List 底层的实现就是一个「链表」,在头部和尾部操作元素,时间复杂度都是 O(1),这意味着它非常符合消息队列的模型。

2345_image_file_copy_262.jpg

生产者使用 lpush发布消息

lpush queue msg1
lpush queue msg2

2345_image_file_copy_263.jpg

消费者这一侧,使用 rpop拉取消息:

rpop queue
rpop queue

2345_image_file_copy_264.jpg

当队列中已经没有消息了,消费者在执行 RPOP 时,会返回 NULL。

一般编写消费者逻辑时,通过一个“死循环”实现,如果此时队列为空,那消费者依旧会频繁拉取消息,造成资源浪费。

while(true)
{
String msg = jedis.rpop("queue");
}

Redis 提供「阻塞式」拉取消息的命令:brpop / blpop,这里的 B 指的是阻塞(Block)。

2345_image_file_copy_265.jpg

brpop key timeout:移除并返回最后一个值,同时需要传入一个超时时间(timeout),如果设置为0,则表示不设置超时,直到有新消息才返回,否则会在指定的超时时间后返回 NULL。

brpop queue 0//获取queue最后一个值,如果没有值,则一直等待

缺点:

不支持重复消费:消费者拉取消息后,这条消息就从 List 中删除了,无法被其它消费者再次消费,

即不支持多个消费者消费同一批数据

消息丢失:消费者拉取到消息后,如果发生异常宕机,那这条消息就丢失了

消费者(Customer):

Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379);
System.out.println("开始监听");
while (true)
{
  List<String> msg =  jedis.brpop(0,"queue");
  System.out.println("接受消息:");
  //一般来说 一条消息分为两部分,第一部分是list的key,第二部分为value
  for (String m : msg)
 {
    System.out.print(m + " ");
 }
}

生产者(Producer):

Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379);
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true)
{
  System.out.println("输入发送的消息:");
  String msg = sc.next();
  jedis.lpush("queue",msg);
}

8.2 发布/订阅消息队列

Redis 提供了 PUBLISH / SUBSCRIBE 命令,来完成发布、订阅的操作。

2345_image_file_copy_266.jpg

多个消费者,同时消费同一批数据。

//多个客户端同时订阅queue频道
SUBSCRIBE queue

通过生产者,发布一条消息。

PUBLISH queue msg1

客户端接收到消息

SUBSCRIBE queue
// 收到新消息
1) "message"
2) "queue"
3) "msg1"

使用 Pub/Sub 这种方案,既支持阻塞式拉取消息,还很好地满足了多组消费者,消费同一批数据的业务需求。

但是该方案会引起消息丢失

  • 消费者下线
  • Redis 宕机

消费者:通过jedis订阅频道,需要一个JedisPubSub子类对象,并重写onMessage方法用于接受消息

public class Customer extends JedisPubSub {
  public void onMessage(String channel, String message) {
    System.out.println("接收到消息:" + channel + ":" + message);
 }
  public static void main(String[] args) {
    Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379);
    //通过jedis订阅频道,需要一个JedisPubSub子类对象,并重写onMessage方法用于接受消息
    jedis.subscribe(new Customer(),"queue");
 }
}

生产者:

Jedis jedis = new Jedis("192.168.56.31",6379); //第一个参数是ip地址,第二个参数是端口
Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true)
{
 System.out.println("输入发送的消息:");
 String msg = sc.next();
 jedis.publish("queue",msg);
}

9 数据一致性解决方案

读取缓存步骤一般没有什么问题,但是一旦涉及到数据更新:数据库和缓存更新,就容易出现缓存
(Redis)和数据库(MySQL)间的数据一致性问题。

不管是先写MySQL数据库,再删除Redis缓存;还是先删除缓存,再写库,都有可能出现数据不一致的情况。

例:

1. 如果删除了缓存Redis,还没有来得及写库MySQL,另一个线程就来读取,发现缓存为空,则去数据库中读取数据写入缓存,此时缓存中为脏数据。

2. 如果先写了库,在删除缓存前,写库的线程宕机了,没有删除掉缓存,则也会出现数据不一致情

况。

因为写和读是并发的,没法保证顺序,就会出现缓存和数据库的数据不一致的问题。

2345_image_file_copy_268.jpg

9.1 延时双删策略

1. 先删除缓存。

2. 再写数据库。

3. 休眠500毫秒;

4. 再次删除缓存。

需要评估自己的项目的读数据业务逻辑的耗时。这么做的目的,就是确保读请求结束,写请求可以删除读请求造成的缓存脏数据。

当然这种策略还要考虑redis和数据库主从同步的耗时。最后的的写数据的休眠时间:则在读数据业务逻辑的耗时基础上,加几百ms即可。比如:休眠1秒。

缺点:结合双删策略+缓存超时设置,这样最差的情况就是在超时时间内数据存在不一致,而且又增加了写请求的耗时。

10 企业级持久化解决方案

在企业中不要仅仅使用RDB,因为那样会导致丢失很多数据。

也不要仅仅使用AOF,因为那样有两个问题:

通过AOF做冷备,没有RDB做冷备,来的恢复速度更快;

RDB每次简单粗暴生成数据快照,更加健壮,可以避免AOF这种复杂的备份和恢复机制的bug。

综合使用AOF和RDB两种持久化机制,用AOF来保证数据不丢失,作为数据恢复的第一选择;

用RDB来做不同程度的冷备,在AOF文件都丢失或损坏不可用的时候,还可以使用RDB来进行快速的数据恢复。

如果RDB在执行snapshotting操作,那么redis不会执行AOF rewrite;如果redis再执行AOF rewrite,那么就不会执行RDB snapshotting。

如果RDB在执行snapshotting,此时用户执行BGREWRITEAOF命令,那么等RDB快照生成之后,才会去执行AOF rewrite。

10.1 RDB的生成策略

如果希望能确保RDB最多丢1分钟的数据,那么尽量就是每隔1分钟都生成一个快照。不过到底是10000条执行一次RDB,还是1000条执行一次RDB,这个根据需要根据自己的应用和业务的数据量来确定。

10.2 AOF的生成策略

AOF一定要打开,fsync方式选择everysec。一般可能会调整的参数可能就是下面俩参数了

auto-aof-rewrite-percentage 100

就是当前AOF大小膨胀到超过上次100%,上次的两倍。

就是当前AOF大小膨胀到超过上次100%,上次的两倍。

根据自己的数据量来定,16mb,32mb。

10.3 企业级的数据备份方案

RDB非常适合做冷备,每次生成之后,就不会再有修改。

数据备份方案:

  1. 写定时调度脚本去做数据备份。

  2. 每小时都copy一份rdb的备份,到一个目录中去,仅仅保留最近48小时的备份。

  3. 每天都保留一份当日的rdb的备份,到一个目录中去,仅仅保留最近1个月的备份。

  4. 每次copy备份的时候,都把太旧的备份给删了。

  5. 每天晚上将当前服务器上所有的数据备份,发送一份到远程的云服务上去。

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