面试题：如何优化Redis事务以满足复杂业务对ACID性质的严格要求

Question

假设存在一个复杂的金融交易业务场景，需要严格遵循ACID性质。请从Redis事务的设计原理出发，提出一套优化方案，以确保Redis事务在满足高并发的同时，能够严格满足ACID特性，并详细阐述方案中对各个性质（原子性、一致性、隔离性、持久性）的优化措施。

Answer 1

原子性优化

1. 使用MULTI/EXEC：Redis事务通过MULTI命令开启事务，EXEC命令提交事务。在EXEC执行之前，所有命令都被放入队列，不会执行，保证了事务内命令要么全部执行，要么全部不执行。但原生Redis事务对于事务执行过程中部分命令失败，并不会回滚已执行命令。可通过Lua脚本来增强原子性。
2. Lua脚本：将事务内的所有操作封装在一个Lua脚本中。因为Redis执行Lua脚本是原子性的，所以只要Lua脚本逻辑正确，就能确保所有操作要么全部成功，要么全部失败。例如，对于复杂金融交易中的资金转账操作，可将扣除转出账户金额和增加转入账户金额等操作写在一个Lua脚本中执行。

一致性优化

1. 数据校验：在事务开始前，对输入数据进行严格校验。如在金融交易中，检查账户余额是否足够、交易金额是否合规等。如果数据不符合业务规则，直接不开启事务。
2. 错误处理：在Lua脚本或事务执行过程中，捕获可能出现的错误，并进行相应处理，确保数据状态始终符合业务规则。比如交易过程中如果出现系统异常，可通过补偿机制或日志记录，保证数据一致性。
3. 版本控制：为关键数据设置版本号。每次读取数据时，同时读取版本号，在事务提交时，检查版本号是否变化。如果变化，说明数据在事务执行期间被其他操作修改，事务回滚。在金融交易场景中，可对账户余额等关键数据设置版本号。

隔离性优化

1. 乐观锁：采用乐观锁机制。在事务执行前读取数据版本号，事务提交时检查版本号是否改变。如果版本号未改变，则提交事务；否则，回滚事务。这种方式适用于并发冲突概率较低的场景，在金融交易中，对于一些对数据一致性要求高但并发量不特别大的交易场景可使用。
2. 悲观锁：对于并发冲突概率较高的场景，可使用Redis的SETNX（SET if Not eXists）命令实现悲观锁。在事务开始前，通过SETNX获取锁，如果获取成功则执行事务，事务执行完毕释放锁；如果获取锁失败，则等待或重试。例如，在处理多个交易同时访问同一账户时，使用悲观锁确保同一时间只有一个事务能操作该账户。

持久性优化

1. AOF持久化：开启AOF（Append Only File）持久化方式，并将appendfsync策略设置为always。这种策略会在每次写操作后都将数据同步到磁盘，保证事务一旦提交，数据就不会丢失。但这种方式会对性能有一定影响，在高并发场景下，可结合其他优化手段，如适当增加系统缓存，减少磁盘I/O频率。
2. RDB + AOF混合持久化：采用RDB（Redis Database Backup file）和AOF混合持久化方式。RDB适合大规模数据恢复，AOF保证数据的实时性。在重启Redis时，先加载RDB文件快速恢复数据，再重放AOF日志以保证数据的最新状态，从而确保事务的持久性。在金融交易场景中，可利用这种混合持久化方式，既保证数据恢复速度，又能确保事务提交后数据不丢失。