Redis Strings – INCR命令

2020年8月9日17:38:17 评论 46

INCR key

对存储在指定key的数值执行原子的加1操作。

如果指定的key不存在,那么在执行incr操作之前,会先将它的值设定为0

如果指定的key中存储的值不是字符串类型(fix:)或者存储的字符串类型不能表示为一个整数,

那么执行这个命令时服务器会返回一个错误(eq:(error) ERR value is not an integer or out of range)。

这个操作仅限于64位的有符号整型数据。

注意: 由于redis并没有一个明确的类型来表示整型数据,所以这个操作是一个字符串操作。

执行这个操作的时候,key对应存储的字符串被解析为10进制的64位有符号整型数据

事实上,Redis 内部采用整数形式(Integer representation)来存储对应的整数值,所以对该类字符串值实际上是用整数保存,也就不存在存储整数的字符串表示(String representation)所带来的额外消耗。

返回值

integer-reply:执行递增操作后key对应的值。

例子

redis> SET mykey "10"
OK
redis> INCR mykey
(integer) 11
redis> GET mykey
"11"
redis> 

实例:计数器

Redis的原子递增操作最常用的使用场景是计数器。

使用思路是:每次有相关操作的时候,就向Redis服务器发送一个incr命令。

例如这样一个场景:我们有一个web应用,我们想记录每个用户每天访问这个网站的次数。

web应用只需要通过拼接用户id和代表当前时间的字符串作为key,每次用户访问这个页面的时候对这个key执行一下incr命令。

这个场景可以有很多种扩展方法:

  • 通过结合使用INCREXPIRE命令,可以实现一个只记录用户在指定间隔时间内的访问次数的计数器
  • 客户端可以通过GETSET命令获取当前计数器的值并且重置为0
  • 通过类似于DECR或者INCRBY等原子递增/递减的命令,可以根据用户的操作来增加或者减少某些值 比如在线游戏,需要对用户的游戏分数进行实时控制,分数可能增加也可能减少。

实例: 限速器

限速器是一种可以限制某些操作执行速率的特殊场景。

传统的例子就是限制某个公共api的请求数目。

假设我们要解决如下问题:限制某个api每秒每个ip的请求次数不超过10次。

我们可以通过incr命令来实现两种方法解决这个问题。

实例: 限速器 1

更加简单和直接的实现如下:

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"
ELSE
    MULTI
        INCR(keyname,1)
        EXPIRE(keyname,10)
    EXEC
    PERFORM_API_CALL()
END

这种方法的基本点是每个ip每秒生成一个可以记录请求数的计数器。

但是这些计数器每次递增的时候都设置了10秒的过期时间,这样在进入下一秒之后,redis会自动删除前一秒的计数器。

注意上面伪代码中我们用到了MULTIEXEC命令,将递增操作和设置过期时间的操作放在了一个事务中, 从而保证了两个操作的原子性。

实例: 限速器 2

另外一个实现是对每个ip只用一个单独的计数器(不是每秒生成一个),但是需要注意避免竟态条件。 我们会对多种不同的变量进行测试。

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(value,1)
    END
    PERFORM_API_CALL()
END

上述方法的思路是,从第一个请求开始设置过期时间为1秒。如果1秒内请求数超过了10个,那么会抛异常。

否则,计数器会清零。

上述代码中,可能会进入竞态条件,比如客户端在执行INCR之后,没有成功设置EXPIRE时间。这个ip的key 会造成内存泄漏,直到下次有同一个ip发送相同的请求过来。

把上述INCR和EXPIRE命令写在lua脚本并执行EVAL命令可以避免上述问题(只有redis版本>=2.6才可以使用)

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

还可以通过使用redis的list来解决上述问题避免进入竞态条件。

实现代码更加复杂并且利用了一些redis的新的feature,可以记录当前请求的客户端ip地址。这个有没有好处 取决于应用程序本身。

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

The RPUSHX command only pushes the element if the key already exists.

RPUSHX命令会往list中插入一个元素,如果key存在的话

上述实现也可能会出现竞态,比如我们在执行EXISTS指令之后返回了false,但是另外一个客户端创建了这个key。

后果就是我们会少记录一个请求。但是这种情况很少出现,所以我们的请求限速器还是能够运行良好的。


相关参考链接

Strings相关命令:

命令组 命令
Strings (字符串) APPEND;   BITCOUNT;   BITFIELD;   BITOP;   BITPOS;
DECR;   DECRBY;   GET;   GETBIT;   GETRANGE;   GETSET;
INCR;   INCRBY;   INCRBYFLOAT;
MGET;   MSET;   MSETNX;   PSETEX;
SET;   SETBIT;   SETEX;   SETNX;   SETRANGE;   STRLEN

全部命令组:Keys(键)Strings(字符串)Hashes(哈希表)Lists(列表)Sets(集合)Sorted Sets(有序集合)Pub/Sub(发布/订阅)Scripting(脚本)Server(服务器)Transactions(事物)Geo(地理位置)Cluster(集群)Connection(连接)Streams(流)HyperLogLog

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