Redis原子性原理

摘要：

1、Redis是单进程单线程的网络模型，用的是epoll网络模型，网络模型都是单线程异步非阻塞处理网络请求

2、Redis的单线程处理所有的客户端连接请求，命令读写请求。（有些任务比如rdb和aof等操作是fork子进程处理的，不会影响redis主线程处理客户端的命令）

3、Redis提供的所有API操作，相对于服务端方面都是one by one执行的，命令是一个接着一个执行的，不存在并行执行的情况。

4、Redis客户端就可能会出现高并发出现错误的读写数据，下面我们举个电商秒杀的例子来讲解一下。

Redis在并发中的表现

Redis的API是原子性的操作，那么多个命令在并发中也是原子性的吗？

看看下面这段代码：

<?php
 
 $num = 10;   //系统库存量
 $user_id =  \Session::get('user_id');//当前抢购用户id
 $len = \Redis::llen('order:1');  //检查库存，order:1 定义为健名
 if($len >= $num)
 　　return '已经抢光了哦';

$result = \Redis::lpush('order:1',$user_id);  //把抢到的用户存入到列表中
if($result)
　　return '恭喜您!抢到了哦';

如果代码正常运行，按照预期理解的是列表order:1中最多只能存储10个用户的id，因为库存只有10个。
然而，但是,在使用jmeter工具模拟多用户并发请求时，最后发现order:1中总是超过5个用户，也就是出现了“超抢/超卖”。
分析问题就出在这一段代码：

 $len = \Redis::llen('order:1');  //检查库存，order:1 定义为健名
 if($len >= $num)
 　　return '已经抢光了哦';
虽然llen和lpush2个操作如果单独执行是具备原子性的，然而上面这个业务2个命令组合起来才算是完成一个业务，但是2个命令组合起来就不具备原子性，所有在两个命令之间其他客户端会出现读写脏数据的情况。

在抢购进行到一定程度，假如现在已经有9个人抢购成功，又来了3个用户同时抢购，三个用户假设有先后顺序，但是在第一个用户lpush到redis之前，其他的两个用户其实已经获取push之前的长度9了，这时if条件将会被绕过(条件同时被满足了)，这三个用户都能抢购成功。而实际上只剩下一件库存可以抢了。


在高并发下，很多看似不大可能是问题的，都成了实际产生的问题了。要解决“超抢/超卖”的问题，核心在于保证检查库存时的操作是依次执行的，再形象的说就是把“多线程”转成“单线程”。即使有很多用户同时到达，也是一个个检查并给与抢购资格，一旦库存抢尽，后面的用户就无法继续了。
我们需要使用redis的原子操作来实现这个“单线程”。首先我们把库存存在goods_store:1这个列表中，假设有10件库存，就往列表中push10个数，这个数没有实际意义，仅仅只是代表一件库存。抢购开始后，每到来一个用户，就从goods_store:1中pop一个数，表示用户抢购成功。当列表为空时，表示已经被抢光了。因为列表的pop操作是原子的，即使有很多用户同时到达，也是依次执行的。抢购的示例代码如下：
比如这里我先把库存(可用库存,这里我强调下哈,一般都是商品详情页抢购,后来者进来看到的库存可能不再是后台系统配置的10个库存数了)放入redis队列：

 

 $num=10; //库存
 $len=\Redis::llen('goods_store:1'); //检查库存,goods_store:1 定义为健名
 $count = $num-$len; //实际库存-被抢购的库存 = 剩余可用库存
 for($i=0;$i<$count;$i++)
 　　\Redis::lpush('goods_store:1',1);//往goods_store列表中,未抢购之前这里应该是默认滴push10个库存数了
　//echo \Redis::llen('goods_store:1');//未抢购之前这里就是10了
 

好吧，抢购时间到了：

 /* 模拟抢购操作,抢购前判断redis队列库存量 */
 $count=\Redis::lpop('goods_store:1');//lpop是移除并返回列表的第一个元素。
 if(!$count)
    return '已经抢光了哦';
 /* 下面处理抢购成功流程 */
\DB::table('goods')->decrement('num', 1);//减少num库存字段
用户抢购成功后，上面的我们也可以稍微优化下，比如我们可用将用户ID存入了order:1列表中。接下来我们可以引导这些用户去完成订单的其他步骤，到这里才涉及到与数据库的交互。最终只有很少的人走到这一步吧，也就解决的数据库的压力问题。
我们再改下上面的代码：

 

$user_id =  \Session::get('user_id');//当前抢购用户id
/* 模拟抢购操作,抢购前判断redis队列库存量 */
$count=\Redis::lpop('goods_store:1');
if(!$count)
　　return '已经抢光了哦';
 
$result = \Redis::lpush('order:1',$user_id);
if($result)
　　return '恭喜您!抢到了哦';

为了检测实际效果，我使用jmeter工具模拟100、200、1000个用户并发进行抢购，经过大量的测试，最终抢购成功的用户始终为10，没有出现“超抢/超卖”。