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redis集群的多key原子性操作如何实现？

article 2024/11/15 5:25:35

1、背景

在单实例redis中，我们知道多key原子性操作可以用lua脚本或者multi命令来实现。
比如说有一个双删场景，要保证原子性同时删除k1和k2。

可以用lua双删

EVAL "redis.call('del', KEYS[1]);redis.call('del', KEYS[2])" 2 k1 k2

也可以用事务双删

MULTI
del k1
del k2
EXEC

但是在redis的集群中，key被hash到不同的slot，slot又被分配到多个不同redis实例。那么多key原子性操作如何实现呢？

2、冲突

在redis集群中执行多key原子性操作，意味着要在不用redis实例之间执行多key原子性操作，要满足这个诉求，我们可以通过探索下面这个疑问，来挖掘正确解决方案。

参考单实例的思路，用lua脚本、multi能支持吗？
引申问题1：如果能，那么原理是怎样的？
引申问题2：如果不能，那么应该如何实现？

3、分析

参考腾讯云的解答

我们业务常用腾讯云，所以想到使用指南上一定有关于这个场景的方案。

关于集群版事务的描述

不建议使用事务
Redis 的事务功能较弱，不支持回滚，而且集群版本要求一次事务操作的 Key 必须在同一个 Slot 上。

这里腾讯云并没有说用了事务会如何？是会失效还是会报错？我觉得这个可以描述更清晰一些。读者知道可以评论回复。

关于集群版lua的描述

集群版使用 Lua 的特殊要求
所有 Key 都应该由 KEYS 数组来传递。redis.call/pcall 里面调用的 Redis 命令，Key 的位置必须是 KEYS array, 否则直接返回如下错误信息：error，“-ERR bad lua script for redis cluster,all the keys that the script uses should be passed using the KEYS array”
单个 Lua 脚本操作的 Key 必须在同一个节点上，否则直接返回如下错误信息：error, “-ERR eval/evalsha command keys must in same slotrn”

用lua脚本强调的是key必须都落到同一slot上，这里并没有说怎么使key落到同一slot上，所以我认为这个答案也并不完美。

总结一下，大致就是腾讯云不具备集群多实例间的多key原子性操作能力。
但是，可以通过将操作的多key都落到同一slot，利用单实例redis的能力来实现。

参考redis官方的解答

经过上面的思考后，我想看看标准redis集群应该是怎么玩的？

关于"能力" 的描述

Redis Cluster implements all the single key commands available in the non-distributed version of Redis. Commands performing complex multi-key operations like set unions and intersections are implemented for cases where all of the keys involved in the operation hash to the same slot.

redis 集群实现所有非集群版本的单key操作能力
redis 集群复杂的多key操作能力是基于所有key都落在同一slot的原则上实现的

问题一的思考，两个命令都属于#2，所以，官方也是建议多key原子性操作将操作的多key都落到同一slot，利用单实例redis的能力来实现。

那么怎么使key落到同一slot上？

关于多key落同一slot

Redis Cluster implements a concept called hash tags that can be used to force certain keys to be stored in the same hash slot.

redis集群提供了一个叫hash tags的概念，利用这个能力，可以将多key都落到同一个slot中。

4、解决

解答疑问

综合上面的信息，我们可以解答我们的问题了。
参考单实例的思路，用lua脚本、multi能支持吗？
是，可以的。但是有一个前提，就是保证多key都落在同一个slot中。其原理是，将多key收拢在同一个slot中，并利用单实例redis的多key原子性操作能力。

使多key落在同一slot-`hash tags`

Hash tags
There is an exception for the computation of the hash slot that is used in order to implement hash tags. Hash tags are a way to ensure that multiple keys are allocated in the same hash slot. This is used in order to implement multi-key operations in Redis Cluster.
To implement hash tags, the hash slot for a key is computed in a slightly different way in certain conditions. If the key contains a “{…}” pattern only the substring between { and } is hashed in order to obtain the hash slot.

大概的意思就是，原来key落到slot的方式是根据key进行hash的，如果我们给key起名的时候带上{x}标志，那么进行hash的时候就会以x作为hash key了。

用上述的例子，我们可将key名改成{k}1,{k}2,那么就可以使这两个key落在同一slot，就可以用起集群版的多key原子性操作能力了。