Redis(源码剖析):66---事务之事务的实现（MULTI命令、EXEC命令）

事务功能

• Redis通过MULTI、EXEC、WATCH等命令来实现事务（transaction）功能
• 事务的特性：
  • 事务提供了一种将多个命令请求打包，然后一次性、按顺序地执行多个命令的机制
  • 并且在事务执行期间，服务器不会中断事务而改去执行其他客户端的命令请求，它会将事务中的所有命令都执行完毕，然后才去处理其他客户端的命令请求
  • Redis事务不支持回滚机制，具体见ACID原子性：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103472630
• 事务的错误处理：
  • 如果事务中的命令是在执行期间出现了错误，事务的后续命令也会继续执行下去，并且之前执行的命令也不会有任何影响
  • 事务因为命令入队出错而被服务器拒绝执行，事务中的所有命令都不会被执行
  • 错误处理具体见文章：https://blog.csdn.net/qq_41453285/article/details/103472630
• 以下是一个事务执行的过程，该事务首先以一个MULTI命令为开始，接着将多个命令放 入事务当中，最后由EXEC命令将这个事务提交（commit）给服务器执行：

事务的流程

• 事务开始
• 命令入队
• 事务执行

一、事务开始（MULTI命令）

• MULTI命令的执行标志着事务的开始：

• MULTI命令可以将执行该命令的客户端从非事务状态切换至事务状态，这一切换是通过在客户端状态的flags属性中打开REDIS_MULTI标识来完成的，MULTI命令的实现可以用以 下伪代码来表示：

def MULTI():
    # 打开事务标识
    client.flags |= REDIS_MULTI
    # 返回OK 回复
    replyOK()

二、命令入队

• 当一个客户端处于非事务状态时，这个客户端发送的命令会立即被服务器执行
• 当一个客户端切换到事务状态之后，服务器会根据这个客户端发来的不 同命令执行不同的操作：
  • 如果客户端发送的命令为EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI四个命令的其中一个， 那么服务器立即执行这个命令
  • 与此相反，如果客户端发送的命令是EXEC、DISCARD、WATCH、MULTI四个命令以外的其他命令，那么服务器并不立即执行这个命令，而是将这个命令放入一个事务队列里面，然后向客户端返回QUEUED回复
• 服务器判断命令是该入队还是该立即执行的过程可以用下面的流程图来描述：

事务队列（mstate属性）

• 每个Redis客户端都有自己的事务状态，这个事务状态保存在客户端状态的mstate属性里面：

typedef struct redisClient {
    // ...
    //事务状态
    multiState mstate; /* MULTI/EXEC state */
    // ...
} redisClient;

• 事务状态包含一个事务队列，以及一个已入队命令的计数器（也可以说是事务队列的长度）：

typedef struct multiState {
    //事务队列，FIFO 顺序
    multiCmd *commands;

    //已入队命令计数
    int count;
} multiState;

• 事务队列是一个multiCmd类型的数组，数组中的每个multiCmd结构都保存了一个已入队命令的相关信息，包括指向命令实现函数的指针、命令的参数，以及参数的数量：

typedef struct multiCmd {
    //参数
    robj **argv;

    //参数数量
    int argc;

    //命令指针
    struct redisCommand *cmd;
} multiCmd;

• 事务队列以先进先出（FIFO）的方式保存入队的命令，较先入队的命令会被放到数组的 前面，而较后入队的命令则会被放到数组的后面
• 举个例子，如果客户端执行以下命令，那么服务器将为客户端创建下图所示的事务状态：

三、执行事务

• 当一个处于事务状态的客户端向服务器发送EXEC命令时，这个EXEC命令将立即被服务器执行。服务器会遍历这个客户端的事务队列，执行队列中保存的所有命令，最后将执行命 令所得的结果全部返回给客户端
• 举个例子，对于上图所示的事务队列来说，服务器会依次执行下面的命令：

SET "name" "Practical Common Lisp"

GET "name"

SET "author" "Peter Seibel"

GET "author"

• 最后，服务器会将执行这四个命令所得的回复返回给客户端：

• EXEC命令的实现原理可以用以下伪代码来描述：

def EXEC():
    # 创建空白的回复队列
    reply_queue = []

    # 遍历事务队列中的每个项
    # 读取命令的参数，参数的个数，以及要执行的命令
    for argv, argc, cmd in client.mstate.commands:
        # 执行命令，并取得命令的返回值
        reply = execute_command(cmd, argv, argc)

        # 将返回值追加到回复队列末尾
        reply_queue.append(reply)

    # 移除REDIS_MULTI 标识，让客户端回到非事务状态
    client.flags & = ~REDIS_MULTI

    # 清空客户端的事务状态，包括：
    #1 ）清零入队命令计数器
    #2 ）释放事务队列
    client.mstate.count = 0
    release_transaction_queue(client.mstate.commands)
    # 将事务的执行结果返回给客户端
    send_reply_to_client(client, reply_queue)