Redis事务的分析、改进及为啥不支持回滚

Redis的事务特性:
数据ACID特性满足了几条？
为了保持简单，redis事务保证了其中的一致性和隔离性；
不满足原子性和持久性；

原子性:
redis事务在执行的中途遇到错误，不会回滚，而是继续执行后续命令；（违反原子性）

事务可以理解为一个打包的批量执行脚本，但批量指令并非原子化的操作；
中间某条指令的失败不会导致前面已做指令的回滚，也不会造成后续的指令不做；
比如：
redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a webyang.net
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set b webyang.net
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> set c webyang.net
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) OK
3) OK
如果在set b webyang.net处失败，set a已成功不会回滚，set c还会继续执行；

持久性:
事务不过是用队列包裹起了一组 Redis 命令，并没有提供任何额外的持久性功能，所以事务的持久性由 Redis 所使用的持久化模式决定：

在单纯的内存模式下，事务肯定是不持久的。
在 RDB 模式下，服务器可能在事务执行之后、RDB 文件更新之前的这段时间失败，所以 RDB 模式下的 Redis 事务也是不持久的。
在 AOF 的“总是 SYNC ”模式下，事务的每条命令在执行成功之后，都会立即调用 fsync 或 fdatasync 将事务数据写入到 AOF 文件。但是，这种保存是由后台线程进行的，主线程不会阻塞直到保存成功，所以从命令执行成功到数据保存到硬盘之间，还是有一段非常小的间隔，所以这种模式下的事务也是不持久的。
其他 AOF 模式也和“总是 SYNC ”模式类似，所以它们都是不持久的。

隔离性和一致性:
redis事务在执行的过程中，不会处理其它命令，而是等所有命令都执行完后，再处理其它命令（满足隔离性）
redis事务在执行过程中发生错误或进程被终结，都能保证数据的一致性；（详见参考资料1)

redis事务的缺陷
除了不保证原子性和持久性，在实际使用中还有以下问题:

1） 遇到有查询的情况穿插在事务中间，不会返回结果；
设置事务开始标志后，所有的命令都是queued，即使是查询指令；
如果后续的更新操作需要依赖于前面的查询指令，那redis事务就无法有效的完成任务；

例如：
redis 127.0.0.1:7000> multi
OK
redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> get b
QUEUED
业务逻辑…
redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
QUEUED
redis 127.0.0.1:7000> exec
1) OK
2) bbb
3) OK
第二步 get a 返回的是queued，并不是a的查询结果，
如果后续的set操作依赖于get的结果(存在依赖业务逻辑），就不能将get操作放在事务操作中；

2) 事务中的每条命令都与redis服务器进行了一次网络交互；
redis 事务指定开始后，执行一个事务返回的都是queued，那这个入队操作是在客户端实现，还是在服务器端实现的？
查看源码，很容易发现是在服务器端实现；

在Redis.c中有这么一段：
int processCommand(redisClient *c) {
    /* Exec the command */
    if (c->flags & REDIS_MULTI &&
        c->cmd->proc != execCommand && c->cmd->proc != discardCommand &&
        c->cmd->proc != multiCommand && c->cmd->proc != watchCommand)
    {
        queueMultiCommand(c); // 将事务中的命令都放入到队列中，然后返回”QUEUED”
        addReply(c,shared.queued);
    } else {
        if (server.vm_enabled && server.vm_max_threads > 0 &&
            blockClientOnSwappedKeys(c)) return REDIS_ERR;

        //调用该命令函数来处理命令
        call(c);
    }
    return REDIS_OK;
}

这里就涉及到客户端与服务器端的多次交互，明明是需要一次批量执行的n条命令，还需要通过多次网络交互，有些浪费；

更新操作中的查询实现
如果有这样的需求：在事务开始后，中间穿插有查询逻辑；
那么使用redis事务（单库），无法满足这个要求；

可能的解决方案：

可以考虑使用多个库，读写分离，查询库只用来查询，更新库用来开事务做写操作；
不再使用redis的事务指令，自己在客户端将待执行的命令批量打包，决定是否回滚还是全部执行；这样可以在更新的间隙执行查询逻辑；而不需要将查询逻辑提前到事务指令multi之前；
将查询业务逻辑提前；严格规范代码编写要求，所有的redis查询逻辑都放在事务之外：

 redis 127.0.0.1:7000> get b
 bbb
 业务逻辑…
 redis 127.0.0.1:7000> multi
 OK
 redis 127.0.0.1:7000> set a aaa
 QUEUED
 redis 127.0.0.1:7000> set c ccc
 QUEUED
 redis 127.0.0.1:7000> exec
 1) OK
 2) OK
优化网络特性
将多个命令打包批量发送到redis服务器执行，减少网络交互，优化性能，可能的解决方案：

对于所有的get/set操作，可使用现有的mget/mset指令；
对于各种不同类型的更新操作，可使用lua脚本将命令打包后，发送到服务器端一次执行；

Redis事务为什么不支持回滚:
在事务运行期间，虽然Redis命令可能会执行失败，但是Redis仍然会执行事务中余下的其他命令，而不会执行回滚操作，你可能会觉得这种行为很奇怪。然而，这种行为也有其合理之处：只有当被调用的Redis命令有语法错误时，这条命令才会执行失败（在将这个命令放入事务队列期间，Redis能够发现此类问题），或者对某个键执行不符合其数据类型的操作：实际上，这就意味着只有程序错误才会导致Redis命令执行失败，这种错误很有可能在程序开发期间发现，一般很少在生产环境发现。

Redis已经在系统内部进行功能简化，这样可以确保更快的运行速度，因为Redis不需要事务回滚的能力。对于Redis事务的这种行为，有一个普遍的反对观点，那就是程序有可能会有缺陷（bug）。但是，你应当注意到：事务回滚并不能解决任何程序错误。例如，如果某个查询会将一个键的值递增2，而不是1，或者递增错误的键，那么事务回滚机制是没有办法解决这些程序问题的。

请注意，没有人能解决程序员自己的错误，这种错误可能会导致Redis命令执行失败。正因为这些程序错误不大可能会进入生产环境，所以我们在开发Redis时选用更加简单和快速的方法，没有实现错误回滚的功能。