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面试题:Redis EVALSHA命令在复杂缓存策略下的原子性保障与异常处理

在一个涉及多个缓存操作且需要保证原子性的复杂业务场景中,使用Redis EVALSHA命令来实现。例如,要先从缓存中读取用户积分,根据积分判断是否满足某个条件,如果满足则更新用户积分并更新另一个相关的缓存数据。在这个过程中如何确保原子性?如果在执行EVALSHA命令时出现网络异常等情况,你会如何设计异常处理机制以保证数据的一致性和完整性?
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数据库Redis

知识考点

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面试题答案

一键面试

确保原子性

  1. Lua脚本编写:将读取用户积分、判断条件、更新用户积分以及更新相关缓存数据的操作,编写在一个Lua脚本中。Redis的EVALSHA命令会以原子性的方式执行整个Lua脚本。例如:
-- 获取用户积分
local score = redis.call('GET', 'user:score:{user_id}')
if score and tonumber(score) >= {threshold} then
    -- 更新用户积分
    redis.call('SET', 'user:score:{user_id}', tonumber(score) + {increment})
    -- 更新相关缓存数据
    redis.call('SET', 'related:cache:{user_id}', {new_value})
    return 1
else
    return 0
end
  1. 使用EVALSHA:在客户端,先使用SCRIPT LOAD命令将Lua脚本加载到Redis服务器,获取脚本的SHA1摘要。然后使用EVALSHA命令,通过摘要来执行脚本,确保整个操作在Redis端原子执行。例如在Python中:
import redis

r = redis.Redis()
script = """
-- 获取用户积分
local score = redis.call('GET', 'user:score:{user_id}')
if score and tonumber(score) >= {threshold} then
    -- 更新用户积分
    redis.call('SET', 'user:score:{user_id}', tonumber(score) + {increment})
    -- 更新相关缓存数据
    redis.call('SET', 'related:cache:{user_id}', {new_value})
    return 1
else
    return 0
end
"""
sha = r.script_load(script)
result = r.evalsha(sha, 0)

异常处理机制

  1. 重试机制:当出现网络异常导致EVALSHA命令执行失败时,客户端可以进行重试。例如在Python中:
import redis
import time

r = redis.Redis()
script = """
-- 获取用户积分
local score = redis.call('GET', 'user:score:{user_id}')
if score and tonumber(score) >= {threshold} then
    -- 更新用户积分
    redis.call('SET', 'user:score:{user_id}', tonumber(score) + {increment})
    -- 更新相关缓存数据
    redis.call('SET', 'related:cache:{user_id}', {new_value})
    return 1
else
    return 0
end
"""
sha = r.script_load(script)
max_retries = 3
retry_delay = 1
for i in range(max_retries):
    try:
        result = r.evalsha(sha, 0)
        break
    except redis.RedisError as e:
        if i < max_retries - 1:
            time.sleep(retry_delay)
        else:
            raise e
  1. 日志记录:在每次执行EVALSHA命令前后,记录详细的日志,包括操作的参数、执行结果等。如果出现异常,日志可以帮助定位问题,例如:
import logging

logging.basicConfig(level = logging.INFO)

# 执行前记录参数
logging.info("准备执行EVALSHA,脚本SHA1: %s", sha)

try:
    result = r.evalsha(sha, 0)
    logging.info("EVALSHA执行成功,结果: %s", result)
except redis.RedisError as e:
    logging.error("EVALSHA执行失败,异常: %s", e)
  1. 补偿操作:如果重试一定次数后仍然失败,可以考虑设计补偿操作。例如,记录失败的操作,在系统空闲时进行人工干预或者通过后台任务进行补偿操作,以确保数据的一致性和完整性。可以使用消息队列(如Kafka)来记录这些失败操作,然后由专门的消费者进行处理。