面试题：高并发下Redis SETBIT命令的数据一致性挑战与应对

Question

在高并发的业务场景中，使用Redis SETBIT命令可能会面临哪些数据一致性方面的挑战？请提出至少两种应对这些挑战的策略，并说明每种策略的优缺点。

Answer 1

面临的数据一致性挑战

1. 网络延迟与并发写入：在高并发场景下，由于网络延迟，不同客户端的SETBIT操作可能在Redis服务器端以非预期的顺序执行，导致数据一致性问题。例如，多个客户端同时对同一个bit位进行不同值的设置，最终结果可能不符合预期。
2. 集群环境下的同步延迟：在Redis集群中，数据会分布在多个节点。当执行SETBIT操作时，主节点与从节点之间的数据同步可能存在延迟。在同步完成之前，如果从节点被读取，可能获取到旧的数据，影响数据一致性。

应对策略及优缺点

1. 使用Redis事务（MULTI/EXEC）
   • 优点：事务可以将多个SETBIT操作组合在一起，保证这些操作要么全部执行成功，要么全部失败，从而确保数据的原子性和一致性。在事务执行期间，Redis不会执行其他客户端的命令，避免了并发操作导致的数据不一致。
   • 缺点：事务执行期间会阻塞其他客户端的请求，在高并发场景下可能影响系统的吞吐量。而且如果事务中的某个命令执行失败，整个事务会回滚，即使其他命令本身是正确的，这可能导致部分操作需要重新执行，增加了复杂性。
2. 使用乐观锁机制
   • 优点：乐观锁机制在执行SETBIT操作前，先获取当前bit位的值，在执行操作时，将获取的值作为条件传递给服务器。只有当服务器上的值与获取的值一致时，操作才会执行成功。这种方式不需要像事务那样阻塞其他客户端，因此对系统的并发性能影响较小。
   • 缺点：如果并发冲突频繁，会导致大量的操作重试，增加系统的开销。而且在高并发场景下，获取的值可能在操作执行前已经被其他客户端修改，导致操作失败，需要额外的逻辑来处理重试。
3. 使用分布式锁
   • 优点：通过分布式锁（如Redisson实现的分布式锁），可以保证在同一时间只有一个客户端能够执行SETBIT操作，从而避免并发写入导致的数据不一致问题。这种方式适用于对数据一致性要求极高的场景。
   • 缺点：引入分布式锁增加了系统的复杂性和维护成本。分布式锁的获取和释放需要额外的网络开销，可能会影响系统的性能。而且如果分布式锁出现异常（如锁未正常释放），可能导致死锁等问题，影响系统的可用性。