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Redis INCR 命令

Posted by 撒得一地 on 2016年7月24日 in Redis教程

语法

INCR key

描述

将 key 中储存的数字值增一。

如果 key 不存在,那么 key 的值会先被初始化为 0 ,然后再执行 INCR 操作。

如果值包含错误的类型,或字符串类型的值不能表示为数字,那么返回一个错误。

本操作的值限制在 64 位(bit)有符号数字表示之内。

这是一个针对字符串的操作,因为 Redis 没有专用的整数类型,所以 key 内储存的字符串被解释为十进制 64 位有符号整数来执行 INCR 操作。

可用版本:

>= 1.0.0

时间复杂度:

O(1)

返回值:

执行 INCR 命令之后 key 的值。

redis> SET page_view 20
OK

redis> INCR page_view
(integer) 21

redis> GET page_view    # 数字值在 Redis 中以字符串的形式保存
"21"

模式:计数器

计数器是 Redis 的原子性自增操作可实现的最直观的模式了,它的想法相当简单:每当某个操作发生时,向 Redis 发送一个 INCR 命令。

比如在一个 web 应用程序中,如果想知道用户在一年中每天的点击量,那么只要将用户 ID 以及相关的日期信息作为键,并在每次用户点击页面时,执行一次自增操作即可。

比如用户名是 peter ,点击时间是 2012 年 3 月 22 日,那么执行命令 INCR peter::2012.3.22 。

可以用以下几种方式扩展这个简单的模式:

可以通过组合使用 INCR 和 EXPIRE ,来达到只在规定的生存时间内进行计数(counting)的目的。

客户端可以通过使用 GETSET 命令原子性地获取计数器的当前值并将计数器清零,更多信息请参考 GETSET 命令。

使用其他自增/自减操作,比如 DECRINCRBY ,用户可以通过执行不同的操作增加或减少计数器的值,比如在游戏中的记分器就可能用到这些命令。

模式:限速器

限速器是特殊化的计算器,它用于限制一个操作可以被执行的速率(rate)。

限速器的典型用法是限制公开 API 的请求次数,以下是一个限速器实现示例,它将 API 的最大请求数限制在每个 IP 地址每秒钟十个之内:

FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
ts = CURRENT_UNIX_TIME()
keyname = ip+":"+ts
current = GET(keyname)

	IF current != NULL AND current > 10 THEN
	    ERROR "too many requests per second"
	END

	IF current == NULL THEN
	    MULTI
	        INCR(keyname, 1)
	        EXPIRE(keyname, 1)
	    EXEC
	ELSE
	    INCR(keyname, 1)
	END

	PERFORM_API_CALL()

这个实现每秒钟为每个 IP 地址使用一个不同的计数器,并用 EXPIRE 命令设置生存时间(这样 Redis 就会负责自动删除过期的计数器)。

注意,我们使用事务打包执行 INCR 命令和 EXPIRE 命令,避免引入竞争条件,保证每次调用 API 时都可以正确地对计数器进行自增操作并设置生存时间。

以下是另一个限速器实现:

	FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip):
	current = GET(ip)

	IF current != NULL AND current > 10 THEN
	    ERROR "too many requests per second"
	ELSE
	    value = INCR(ip)
	    IF value == 1 THEN
	        EXPIRE(ip,1)
	    END
	    PERFORM_API_CALL()
	END

这个限速器只使用单个计数器,它的生存时间为一秒钟,如果在一秒钟内,这个计数器的值大于 10 的话,那么访问就会被禁止。

这个新的限速器在思路方面是没有问题的,但它在实现方面不够严谨,如果我们仔细观察一下的话,就会发现在 INCR 和 EXPIRE 之间存在着一个竞争条件,假如客户端在执行 INCR 之后,因为某些原因(比如客户端失败)而忘记设置 EXPIRE 的话,那么这个计数器就会一直存在下去,造成每个用户只能访问 10 次,噢,这简直是个灾难!

要消灭这个实现中的竞争条件,我们可以将它转化为一个 Lua 脚本,并放到 Redis 中运行(这个方法仅限于 Redis 2.6 及以上的版本):

	local current
	current = redis.call("incr",KEYS[1])
	if tonumber(current) == 1 then
	    redis.call("expire",KEYS[1],1)
	end

通过将计数器作为脚本放到 Redis 上运行,我们保证了 INCR 和 EXPIRE 两个操作的原子性,现在这个脚本实现不会引入竞争条件,它可以运作的很好。

关于在 Redis 中运行 Lua 脚本的更多信息,请参考 EVAL 命令。

还有另一种消灭竞争条件的方法,就是使用 Redis 的列表结构来代替 INCR 命令,这个方法无须脚本支持,因此它在 Redis 2.6 以下的版本也可以运行得很好:

	FUNCTION LIMIT_API_CALL(ip)
	current = LLEN(ip)
	IF current > 10 THEN
	    ERROR "too many requests per second"
	ELSE
	    IF EXISTS(ip) == FALSE
	        MULTI
	            RPUSH(ip,ip)
	            EXPIRE(ip,1)
	        EXEC
	    ELSE
	        RPUSHX(ip,ip)
	    END

	    PERFORM_API_CALL()
	END

新的限速器使用了列表结构作为容器, LLEN 用于对访问次数进行检查,一个事务包裹着 RPUSH 和 EXPIRE 两个命令,用于在第一次执行计数时创建列表,并正确设置地设置过期时间,最后, RPUSHX 在后续的计数操作中进行增加操作。

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