Memcached CAS 协议

什么是CAS协议

Memcached于1.2.4版本新增CAS(Check and Set)协议类同于Java并发的CAS(Compare and Swap)原子操作，处理同一item被多个线程更改过程的并发问题。

在Memcached中，每个key关联有一个64-bit长度的long型惟一数值，表示该key对应value的版本号。这个数值由Memcached server产生，从1开始，且同一Memcached server不会重复。在两种情况下这个版本数值会加1：1、新增一个key-value对；2、对某已有key对应的value值更新成功。删除item版本值不会减小。

例如

MemcachedClient client = new MemcachedClient();
   client.set("fKey", "fValue"); 
  //第一次set, 在Memcached server中会维护fKey对应的value的版本号，假设是548;

   client.set("fKey", "sValue"); 
  //再次set，则这个fKey对应的value的版本号变为549;

   CASValue casValue = client.gets("fKey");
  //这样就可以得到对应key的cas版本号和实际value(各个Memcached client都有类似的对象表示，名字可能不一样，但效果类同)，如 casValue.getValue = "sValue"，casValue.getCas=549;

CAS协议解决的问题

模拟多个Memcached client并发set同一个key的场景。如clientA想把当前key的value set为"x"，且操作成功；clientB却把当前key的value值由"x"覆盖set为"y"，这时clientA再根据key去取value时得到"y"而不是期望的"x"，它使用这个值，但不知道这个值已经被其它线程修改过，就可能会出现问题。

CAS协议解决这种并发修改问题。有线程试图修改当前key-value对的value时，先由gets方法得到item的版本号，操作完成提交数据时，使用cas方法谨慎变更，如果在本地对item操作过程中这个key-value对在Memcached server端被其它线程更改过，就放弃此次修改(乐观锁概念)。

CASValue casValue = client.gets(key);
//*****
//本地的各种处理
//*****
CASResponse response = client.cas(key, newValue, casValue);
//在我取数据时item的版本号是casValue.getCas()，所以提交时我期望item的版本号是没有改变过的。如果被修改过，不是我取数据时的版本号，那么Memcached server对这次提交什么也不做，返回true或false由用户自己来提出解决方案(什么也不做或是重新获取版本号，再次重试提交等)

并发环境下的正确性验证

用多个Memcached client并发更改同一个key值，将value递增，如果  操作次数-CAS失败次数 = value增加的值，表示并发环境下CAS处理没有问题。

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;

import net.spy.memcached.CASResponse;
import net.spy.memcached.CASValue;
import net.spy.memcached.MemcachedClient;


public class CASTest {
	
	private static MemcachedClient client = null;
	
	static {
		try {
			client = new MemcachedClient(
                                new InetSocketAddress("localhost", 11211));
		} catch (IOException o) {
			o.printStackTrace();
		}
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		//Firstly, the key should exist.
		//key is "number", value is Integer 1, 7845 is expire time
		client.set("number", 7845, 1);
		
		
		CASTest testObj = new CASTest();
		//start the multithread environment
		for (int i = 0; i < 10; i++) {
			testObj.new ThreadTest("Thread-" + (i + 1)).start();
		}
	}
	
	/**
	 * Each thread runs many times
	 */
	private class ThreadTest extends Thread {
		
		private  MemcachedClient client = null;
		ThreadTest(String name) throws IOException {
			super(name);
			client = new MemcachedClient(
                                  new InetSocketAddress("localhost", 11211));
		}
		
		public void run() {
			int i = 0;
			int success = 0;
			while (i < 10) {
				i++;
				CASValue<Object> uniqueValue =client.gets("number");
				CASResponse response = client.cas("number",   
                 uniqueValue.getCas(), (Integer)uniqueValue.getValue() + 1);

				if (response.toString().equals("OK")) {
					success++;
				}
				System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " +  i 
                  + " time " + " update oldValue : " + uniqueValue 
                  +  " , result : " + response);
			}
			
			if (success < 10) {
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()
                      + " unsuccessful times : " + (10 - success ));
			}
		}
	}
}

每次执行的结果都会不一样，如其中某次的执行结果为: 总共操作100次，冲突47次，且最后value由1涨到53，那么表示验证成功。

不足之处，诚请提出！

评论

4 楼 harim 2015-05-27  

真是好文章！

3 楼 chenzhou123520 2013-05-10  

文章写得很不错，顶一个，不过我在测试时一开始报错，在网上也没找到对应的错误解决方法。后面排查了才知道是memcached server版本的问题，文中已经说明了CAS协议是在Memcached 1.2.4版本中添加的，所以我们在测试时版本必须为1.2.4或以上版本。犯这个错误比较低级，写出来希望其他人不要重蹈覆辙。

2 楼 yidao620c 2012-11-27  

你的头像真可爱

1 楼 leeray 2011-06-23  

写的不错。 很易懂