[DAY 23] Redis Between RDBMS

2024 iThome 鐵人賽

DAY 17

Software Development

週日時在做什麼？有沒有空？可以來寫SpringBoot嗎？系列第 23 篇

16th鐵人賽

tarnishedash

團隊抓挖幫嘎

2024-10-07 20:41:04

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今天的內容主要對針對Redis再進行一些討論，主要的大綱如下：

Redis Connection Pool 與 SQL Connection Pool
Redis 與 SQL ACID
Redis Transaction 與 SQL Transaction
Redis PipeLine

那麼我們開始。

SQL Connection Pool 是什麼？ SQL Connection Pool 是指今天Web應用程式透過DAO朝DB發出請求時，應用程式與DB就會建立一次連線，連線會隨著請求的回傳而中斷。而在大量請求湧入後端時，應用程式就不斷地對資料庫重複建立連線、斷開連線的行為。因為不斷建立又斷開的開銷很大，所以SQL Connection Pool的概念應運而生。

Connection Pool是在應用程式與資料庫之間建立一個物件池，當今天請求結束後，不讓連線立刻關閉，並在一些條件下 ( 例如連線字串相同的狀況下) 讓這些連線可以被重複利用，以此減少對SQL的系統負擔。目前各家SQL都有使用這樣的方法。

Redis Connection Pool 也基於同樣的概念，除此之外，Redis 也可以設定 Redis的最大連線數等等，而如果在最大連線數情況下，請求將被迫等候，超過最大容忍時間後則會Timeout。在一些高併發的場景中會被使用。

主要使用Connection Pool的好處如下：

效能提升，省去了重複大量建立連線與斷開連線的開銷。
控制資源消耗，連線池可以控制容許的最大請求，避免大流量衝擊DB把Database打掛。

SQL ACID的原子性，指的是一筆對資料庫的交易必須是全數成功或是全數失敗、若執行到中途遭遇失敗則要觸發資料庫的Rollback，確保不會發生部分成功部分失敗的問題。

而Redis是單執行緒的，也就是說對同一筆資料同時間只會有一個Process去存取它，其他的Process是無法同時存取的。雖然操作是獨立不受影響的，但Redis因為不支援Rollback，所以結論是不符合原子性。

舉例來說，在Redis中，一個交易的生命週期如下：

利用MULTI指令開啟一個交易，一個交易中可以包含多個對Redis的操作。
把對Redis的操作發送給Redis。
使用EXEC指令觸發對Redis的操作。

在Redis中，錯誤分為兩種，一種是在EXEC指令執行前，因為尚未執行，所以可以確保原子性 ( 失敗就是全部失敗 )。另一種是在EXEC後，Redis會除了發生錯誤的部分不執行外，其他都執行，進而破壞了原子性。

Redis中有交易，但這個交易不同於SQL的交易，Redis的交易主要是為了把多個請求裝在同一個交易中一次執行，而不是確保符合原子性。

再來，因為Redis存放的資料格式可以隨意被更動，完整性可被更改，所以Redis不支援一致性。

隔離性的部分，Redis可以透過WATCH指令去檢測的值有沒有被更動，簡言之就是使用樂觀鎖去確保交易間的隔離性。

持久性需要實作功能才能確保符合持久性，如： RDB 和 AOF模式

總之，Redis在很多層面不同於傳統的SQL，結論是不太適用ACID的原則。

在RedisTemplate，針對多個命令的執行，有不少種的方法，為了避免混淆，我稍微研究了一下，並分出他們的差別。

redisTemplate.executeWithStickyConnection(connection -> {
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key1"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value1"));
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key2"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value2"));
    return null;
});

redisTemplate.execute((RedisCallback<Object>) connection -> {
    connection.multi(); // 開啟事務
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key1"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value1"));
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key2"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value2"));
    connection.exec(); // 提交事務
    return null;
});

redisTemplate.executePipelined((RedisCallback<Object>) connection -> {
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key1"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value1"));
    connection.set(redisTemplate.getStringSerializer().serialize("key2"), 
                   redisTemplate.getStringSerializer().serialize("value2"));
    return null;
});