面试题：Redis读写锁分离场景下，如何设置读操作优先级

Question

在Redis读写锁分离的架构中，假设存在高并发的读写请求，简述你会如何设计使得读操作具有一定优先级？请从锁机制、队列管理等方面阐述思路。

Answer 1

锁机制方面

1. 读写锁设计：
   • 使用Redis的分布式读写锁，比如基于SETNX（SET if Not eXists）命令实现。读锁和写锁可以分别用不同的键来标识。
   • 对于读锁，当有读请求时，只要写锁未被持有，就可以获取读锁。多个读请求可以同时获取读锁，实现读操作的并发执行。
   • 对于写锁，只有在没有读锁和写锁被持有的情况下才能获取，以保证写操作的原子性和数据一致性。
   • 为了给予读操作优先级，可以在获取写锁时设置一个稍长的等待时间，而获取读锁时设置较短的等待时间。例如，读锁等待时间设为1秒，写锁等待时间设为5秒。这样在读操作频繁时，写操作不会长时间占用资源，读操作更容易获取锁。
2. 信号量辅助：
   • 利用Redis的计数器作为信号量。例如，设定一个最大读操作并发数，当读请求到来时，先检查计数器是否小于最大读操作并发数。如果小于，则将计数器加1并获取读锁，执行读操作；操作完成后将计数器减1。这样可以控制读操作的并发数量，避免过多读操作影响写操作。

队列管理方面

1. 请求队列分类：
   • 创建两个队列，一个读请求队列，一个写请求队列。读请求进入读请求队列，写请求进入写请求队列。
   • 可以使用Redis的List数据结构来实现队列。例如，利用RPUSH命令将请求放入队列，利用LPOP命令从队列中取出请求。
2. 队列调度策略：
   • 设定一个调度算法，优先处理读请求队列中的请求。例如，每处理N个读请求后，再处理一个写请求。这里N可以根据实际业务场景进行调整。
   • 为了避免写请求长时间等待，可以为写请求设置一个超时时间。当写请求在队列中等待超过一定时间时，直接将其从队列中取出并处理，以保证写操作的及时性。
3. 缓存队列：
   • 可以引入一个缓存队列，对于读请求，先检查缓存队列中是否有相同的请求。如果有，则直接从缓存队列中获取结果返回，不再进入读请求队列，这样可以进一步提高读操作的响应速度。对于写请求，在处理完成后，可以清空相关的缓存队列内容，以保证数据一致性。