Redis之事务实现

Redis中的事务提供了一种将多个命令请求打包，然后一次性、顺序性执行多个命令的机制，并且在事务指向期间，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请求。

Redis通过MULTI，EXEC，WATCH等命令来实现事务功能。
事务首先以一个MULTI命令开始，然后将多个命令放入事务中，最后由EXEC命令将这个事务提交给服务器执行：

Redis的事务操作具有原子性，一致性，隔离性，和耐久性。
I、事务的实现

事务开始（以MULTI为标志） -> 命令入队（命令一次进入队列） -> 事务执行（通过EXEC执行）
1.1 事务队列

每个客户端都有自己的事务状态，保存在客户端状态的mstate属性中：

typedef struct redisClient {
    //事务状态
    multiState mstate;
} redisClient;

事务状态包含一个事务队列，以及一个已经入队命令的计数器（事务队列的长度）：

type struct multiState {
    //事务队列，FIFO
    multiCmd *commands;
    //已入队命令计数器
    int count;
} multiState;

事务队列是一个multiCmd类型的数组，数组中每个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，以及参数数量：

typedef struct multiCmd {
    //参数
    robj **argv;
    //参数数量
    int argc;
    //命令指针
    struct redisCommand *cmd;
} multiCmd;

下图为一个multiState结构示例：

1.2 执行事务

当客户端向服务器发送EXEC命令时，服务器会遍历这个客户端的事务队列，执行队列中的所有命令，然后将结果一次性全部返回给客户端（因为需要一次性，所以需要创建一个回复队列用以保存每步的执行结果）。
II、WATCH命令

WATCH命令是一个乐观锁，它可以在EXEC命令执行之前，监视任意数量的数据库键，并在EXEC执行时，检查被监视的键是否至少有一个已经被修改过了，如果是的话，服务器将拒绝执行事务，并向客户端返回执行失败的nil回复。

下图展示了上面描述的一个实例：

在T4时间，客户端B修改了被监控的name，当客户端A在T5执行EXEC命令时，就拒绝执行整个事务返回nil。

2.1 使用WATCH监控数据库键

每个Redis数据库都保存着一个watched_keys字典，这个字典的键时被WATCH命令监视的数据库键，而字典的值是一个链表，链表中记录了所有监视相应数据库键的客户端：

typedef struct redisDb {
//正在被监视的键
dict *watched_keys;
} redisDb;

通过这个结构，服务器可以清楚的知道哪些键正在被监视，以及哪些客户端正在监视这些键。
下图展示一个watched_keys字典结构：

III、事务的ACID性质

ACID即为原子性（Atomicity），一致性（Consistency），隔离性（Isolation），耐久性（Durability）。

关于这一部分的描述，可以参加参考内容。