十、Redis事务

10.1 事务概念与ACID特性

数据库层面事务

在数据库层面，事务是指一组操作，这些操作要么全都被成功执行，要么全都不执行。

数据库事务的四大特性

• A：Atomic，原子性，将所有SQL作为原子工作单元执行，要么全部执行，要么全部不执行；
• C：Consistent，一致性，事务完成后，所有数据的状态都是一致的，即A账户只要减去了100，B账户则必定加上了100；
• I：Isolation，隔离性，如果有多个事务并发执行，每个事务作出的修改必须与其他事务隔离；
• D：Duration，持久性，即事务完成后，对数据库数据的修改被持久化存储。

Redis事务

Redis事务是一组命令的集合，一个事务中的所有命令都将被序列化，按照一次性、顺序性、排他性的执行一系列的命令。

Redis事务三大特性

1. 单独的隔离操作：事务中的所有命令都会序列化、按顺序地执行。事务在执行的过程中，不会被其他客户端发送来的命令请求所打断；
2. 没有隔离级别的概念：队列中的命令没有提交之前都不会实际的被执行，因为事务提交前任何指令都不会被实际执行，也就不存在”事务内的查询要看到事务里的更新，在事务外查询不能看到”。
3. 不保证原子性：redis同一个事务中如果有一条命令执行失败，其后的命令仍然会被执行，没有回滚；

Redis事务执行的三个阶段

• 开启：以MULTI开始一个事务；
• 入队：将多个命令入队到事务中，接到这些命令并不会立即执行，而是放到等待执行的事务队列里面；
• 执行：由EXEC命令触发事务；

10.2 事务的基本操作

Multi、Exec、discard

事务从输入Multi命令开始，输入的命令都会依次压入命令缓冲队列中，并不会执行，直到输入Exec后，Redis会将之前的命令缓冲队列中的命令依次执行。组队过程中，可以通过discard来放弃组队。

• 正常执行

127.0.0.1:6379> MULTI            #开启事务
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set id 2
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> get id
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr id
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr id
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec        #提交事务
1) OK
2) "2"
3) (integer) 3
4) (integer) 4

• 放弃事务

127.0.0.1:6379> MULTI       #开启事务
OK
127.0.0.1:6379(TX)> get id
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr id
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> DISCARD       #放弃事务
OK
127.0.0.1:6379> get id
"4"
127.0.0.1:6379>

• 全体连坐

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set name zj
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> get name
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr t1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> get t1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set email
(error) ERR wrong number of arguments for 'set' command
127.0.0.1:6379(TX)> exec
(error) EXECABORT Transaction discarded because of previous errors.

注意：

命令集合中含有错误的指令（注意是语法错误），均连坐，全部失败。一人犯罪全家遭殃。

• 冤有头，债有主

127.0.0.1:6379> MULTI
OK
127.0.0.1:6379(TX)> set age 11
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr t1
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> set email abc@163.com
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> incr email      #语法正确，但是执行的时候会错误，该命令不会被执行。
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> get age
QUEUED
127.0.0.1:6379(TX)> exec
1) OK
2) (integer) 5
3) OK
4) (error) ERR value is not an integer or out of range
5) "11"

注意：

运行时错误，即非语法错误，正确命令都会执行，错误命令返回错误。

十一、Redis集群

11.1 主从复制概念

概述

在现有企业中80%公司大部分使用的是redis单机服务，在实际的场景当中单一节点的redis容易面临风险。

面临问题:

1. 机器故障。我们部署到一台 Redis 服务器，当发生机器故障时，需要迁移到另外一台服务器并且要保证数据是同步的。
2. 容量瓶颈。redis的数据保存在内存中，当我们有需求需要扩容 Redis 内存时，从 16G 的内存升到 64G，单机肯定是满足不了。当然，你可以重新买个 128G 内存的新机器。

解决办法

要实现分布式数据库的更大的存储容量和承受高并发访问量，我们会将原来集中式数据库的数据分别存储到其他多个网络节点上。

注意：

Redis 为了解决这个单一节点的问题，也会把数据复制多个副本部署到其他节点上进行复制，实现 Redis的高可用，实现对数据的冗余备份从而保证数据和服务的高可用。

什么是主从复制

主从复制，是指将一台Redis服务器的数据，复制到其他的Redis服务器。前者称为主节点(master)，后者称为从节点(slave),数据的复制是单向的，只能由主节点到从节点。

主从复制的作用

1. 数据冗余：主从复制实现了数据的热备份，是持久化之外的一种数据冗余方式。
2. 故障恢复：当主节点出现问题时，可以由从节点提供服务，实现快速的故障恢复；实际上是一种服务的冗余。
3. 负载均衡：在主从复制的基础上，配合读写分离，可以由主节点提供写服务，由从节点提供读服务（即写Redis数据时应用连接主节点，读Redis数据时应用连接从节点），分担服务器负载；尤其是在写少读多的场景下，通过多个从节点分担读负载，可以大大提高Redis服务器的并发量。
4. 高可用基石：除了上述作用以外，主从复制还是哨兵和集群能够实施的基础，因此说主从复制是Redis高可用的基础。

11.2 主从复制搭建

通过不同的端口，来模拟不同的redis服务。但是在实际的开发中肯定不是这样搭建的主从集群。企业中一台服务器搭建一个redis

新建redis6379.conf配置文件

在新建配置文件之前先将redis服务停掉。

[root@localhost ~]# lsof -i:6379
COMMAND    PID USER   FD   TYPE DEVICE SIZE/OFF NODE NAME
redis-ser 1855 root    6u  IPv4  33744      0t0  TCP *:6379 (LISTEN)
redis-ser 1855 root    7u  IPv6  33745      0t0  TCP localhost:6379 (LISTEN)
[root@localhost ~]# kill 1855

在redis根目录下编写配置文件

include /usr/local/redis-6.2.6/redis.conf
pidfile /var/run/redis_6379.pid
port 6379
dbfilename dump6379.rdb

新建redis6380.conf配置文件

include /usr/local/redis-6.2.6/redis.conf
pidfile /var/run/redis_6381.pid
port 6381
dbfilename dump6381.rdb

新建redis6381.conf配置文件

include /usr/local/redis-6.2.6/redis.conf
pidfile /var/run/redis_6380.pid
port 6380
dbfilename dump6380.rdb

启动三台redis服务器

./redis-server ../redis6379.conf
./redis-server ../redis6380.conf
./redis-server ../redis6381.conf

查看系统进程

打开三个窗口连接不同端口下的redis服务

./redis-cli -p 6379
./redis-cli -p 6380
./redis-cli -p 6381

查看服务详情

127.0.0.1:6379> info replication
127.0.0.1:6380> info replication
127.0.0.1:6381> info replication

在从库中指定主库

slaveof  <ip> <port>

127.0.0.1:6380> slaveof  127.0.0.1 6379
127.0.0.1:6381> slaveof 127.0.01 6379

主机写数据

127.0.0.1:6379> set test1 testvalue
OK

从机读数据

127.0.0.1:6380> get test1
"testvalue"
127.0.0.1:6381> get test1
"testvalue"

注意，从节点只能读数据不能写数据。

11.3 主从复制原理刨析

主从复制可以分为3个阶段

• 连接建立阶段（即准备阶段）
  
• 数据同步阶段
  
• 命令传播阶段
  

复制过程大致分为6个过程

1、保存主节点（master）信息。

执行 slaveof 后 查看状态信息

info replication
# Replication
role:slave
master_host:127.0.0.1
master_port:6379
master_link_status:up

2、从节点（slave）内部通过每秒运行的定时任务维护复制相关逻辑，当定时任务发现存在新的主节点后，会尝试与该主节点建立网络连接

3、从节点与主节点建立网络连接

从节点会建立一个 socket 套接字，从节点建立了一个端口为51234的套接字，专门用于接受主节点发送的复制命令。

4、从节点发送ping命令到主节点

作用：

• 检测主从之间网络套接字是否可用。
• 检测主节点当前是否可以接受命令 。

5、权限认证

如果主节点设置了 requirepass 参数，则需要密码验证，从节点必须配置 masterauth 参数保证与主节点相同的密码才能通过验证；如果验证失败复制将终止，从节点重新发起复制流程

6、同步数据集

主从复制连接正常通信后，对于首次建立复制的场景，主节点会把持有的数据全部发送给从节点，这部分操作是耗时最长的步骤。

主从同步策略

主从刚刚连接的时候，进行全量同步；全同步结束后，进行增量同步。当然，如果有需要，slave 在任何时候都可以发起全量同步。redis 策略是，无论如何，首先会尝试进行增量同步，如不成功，要求从机进行全量同步。

例如：

保存一个缓存

set name zj

记录命令为

$3 \r \n
set \r \n
$4 \r \n
name \r \n
$5  \r \n
baizhan \r \n

7、命令持续复制。

当主节点把当前的数据同步给从节点后，便完成了复制的建立流程。接下来主节点会持续地把写命令发送给从节点，保证主从数据一致性。

11.4 哨兵监控概述

Redis主从复制缺点

当主机 Master 宕机以后，我们需要人工解决切换。

暴漏问题：

一旦主节点宕机，写服务无法使用，就需要手动去切换，重新选取主节点，手动设置主从关系。

主从切换技术

当主服务器宕机后，需要手动把一台从服务器切换为主服务器，这就需要人工干预，费事费力，还会造成一段时间内服务不可用。这不是一种推荐的方式，更多时候，我们优先考虑哨兵模式。

哨兵模式概述

哨兵模式是一种特殊的模式，首先Redis提供了哨兵的命令，哨兵是一个独立的进程，作为进程，它会独立运行。其原理是哨兵通过发送命令，等待Redis服务器响应，从而监控运行的多个Redis实例。

哨兵作用

• 集群监控：负责监控redis master和slave进程是否正常工作
• 消息通知：如果某个redis实例有故障，那么哨兵负责发送消息作为报警通知给管理员
• 故障转移：如果master node挂掉了，会自动转移到slave node上
• 配置中心：如果故障转移发生了，通知client客户端新的master地址

11.5 配置哨兵监控

新建sentinel-26379.conf配置文件

#端口
port 26380
#守护进程后台运行
daemonize yes
#日志文件
logfile "26380.log"
#主节点
sentinel monitor mymaster 192.168.66.100 6379 2

参数：

sentinel monitor mymaster 192.168.92.128 6379 2 配置的含义是：该哨兵节点监控192.168.92.128:6379这个主节点，该主节点的名称是mymaster，最后的2的含义与主节点的故障判定有关：至少需要2个哨兵节点同意，才能判定主节点故障并进行故障转移。

新建sentinel-26380.conf文件

#端口
port 26380
#守护进程运行
daemonize yes
#日志文件
logfile "26380.log"
sentinel monitor mymaster 192.168.66.100 6379 2

新建sentinel-26381.conf文件

#端口
port 26381
#守护进程运行
daemonize yes
#日志文件
logfile "26381.log"
sentinel monitor mymaster 192.168.66.100 6379 2

实际开发中一个redis中搭配一个哨兵。

哨兵节点的启动

[root@localhost src]# ./redis-sentinel ../ sentinel-26379.conf
[root@localhost src]# ./redis-sentinel ../ sentinel-26380.conf
[root@localhost src]# ./redis-sentinel ../ sentinel-26381.conf

查看哨兵节点状态

[root@localhost src]# ./redis-cli -p 26379
127.0.0.1:26379> 
127.0.0.1:26379> 
127.0.0.1:26379> info sentinel
# Sentinel
sentinel_masters:1
sentinel_tilt:0
sentinel_running_scripts:0
sentinel_scripts_queue_length:0
sentinel_simulate_failure_flags:0
master0:name=mymaster,status=ok,address=192.168.66.100:6379,slaves=2,sentinels=3

11.6 哨兵监控原理刨析

监控阶段

过程：

• sentinel(哨兵1)----->向master(主)和slave(从)发起info，拿到全信息。
• sentinel(哨兵2)----->向master(主)发起info，就知道已经存在的sentinel(哨兵1)的信息，并且连接slave(从)。
• sentinel(哨兵2)----->向sentinel(哨兵1)发起subscribe(订阅)。

通知阶段

sentinel不断的向master和slave发起通知，收集信息。

故障转移阶段

通知阶段sentinel发送的通知没得到master的回应，就会把master标记为SRI_S_DOWN,并且把master的状态发给各个sentinel，其他sentinel听到master挂了，说我不信，我也去看看，并把结果共享给各个sentinel，当有一半的sentinel都认为master挂了的时候，就会把master标记为SRI_0_DOWN。

问题来了：

这时就要把master给换掉了，到底谁当Master呢。

投票方式

方式：

自己最先接到哪个sentinel的竞选通知就会把票投给它。

剔除一些情况：

1. 不在线的
2. 响应慢的
3. 与原来master断开时间久的
4. 优先级原则