并發(fā)與Last-Writer-Win

下圖展示了一個典型的并發(fā)導(dǎo)致資源競爭的場景：

1. 初始狀態(tài)，string類型數(shù)據(jù)key_1的值為hello。

2. t1時刻，App1讀取到key_1的值hello。

3. t2時刻，App2讀取到key_1的值hello。

4. t3時刻，App1將key_1的值修改為world。

5. t4時刻，App2將key_1的值修改為universe。

key_1的值是由最后一次寫入決定的，到了t4時刻，App1對key_1的認知已經(jīng)出現(xiàn)了明顯的誤差，后續(xù)操作很可能出現(xiàn)問題，這就是所謂的Last-Writer-Win。要解決Last-Writer-Win問題，就需要保證訪問并更新String數(shù)據(jù)這個操作的原子性，或者說，將作為共享資源的String數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂性有缘淖兞?。您可以使?a href="http://bestwisewords.com/zh/redis/developer-reference/tairsting-command" id="09334255a1tri" title="" class="xref">exString數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，構(gòu)建高性能的樂觀鎖來達成這個效果。

使用TairString實現(xiàn)樂觀鎖

TairString，又稱為exString（extended string），是一種帶版本號的String類型數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。原生Redis String僅由Key和Value組成，而TairString不僅包含Key和Value，還攜帶了版本（Version），非常適合樂觀鎖等場景。更多介紹及命令詳情信息請參見exString。

TairString有以下特性：

• 每個Key都帶有Version，用于說明當前Value的版本。使用EXSET命令新建Key時，默認Version為1。

• 使用EXGET命令查詢Key時，可以獲取到Value和Version兩個字段。

• 更新Value時，需要校驗Version，如果校驗失敗會返回異常信息ERR update version is stale；校驗成功則更新Value，且自動將Version加1。

• 除了比特位（bit）相關(guān)操作外，TairString可以覆蓋原生Redis String的所有其它功能。

因為這些特性，使得TairString類型數(shù)據(jù)具有了鎖的機制，使用TairString實現(xiàn)樂觀鎖就非常方便了，示例如下：

while(true){
    {value, version} = EXGET(key);      // 獲取Key的Value和Version
    value2 = update(...);               // 先將新Value保存到Value2
    ret = EXSET(key, value2, version);  // 嘗試更新Key并將返回值賦予變量ret
    if(ret == OK)
       break;                           // 如果返回值為OK則更新成功，跳出循環(huán)
    else if (ret.contains("version is stale"))     
       continue;                        // 如果返回值包含"version is stale"則更新失敗，重復(fù)循環(huán)
}

降低樂觀鎖的性能消耗

前文的示例代碼中，如果在執(zhí)行EXGET后該共享資源被其它客戶端更新了，當前客戶端會獲取到更新失敗的異常信息，然后重復(fù)循環(huán)，再次執(zhí)行EXGET獲取共享資源的當前Value和Version，直到更新成功，這樣每次循環(huán)都有兩次訪問Redis的IO操作。如果使用TairString的EXCAS命令，可以將兩次訪問減少為一次，極大地節(jié)約系統(tǒng)資源消耗，提升高并發(fā)場景下的服務(wù)性能。

EXCAS命令可以在調(diào)用時攜帶一個用于校驗的Version值，如果校驗成功則直接更新TairString的Value，如果校驗失敗則返回三個字段：

• "ERR update version is stale"

• Value

• Version

更新失敗后可以直接得到TairString當前的版本，無需再次查詢，將原本每個循環(huán)需要進行兩次的訪問減少到一次。示例如下：

while(true){
    {ret, value, version} = excas(key, new_value, old_version)    // 直接嘗試用CAS命令置換Value
    if(ret == OK)
       break;                                                     // 如果返回值為OK則更新成功，跳出循環(huán)
    else (if ret.contains("update version is stale"))             // 如果返回值包含"update version is stale"則更新失敗，更新兩個變量
       update(value);
       old_version = version;
 }