php與Redis如何實現分布式鎖

本篇內容主要講解“php與Redis如何實現分布式鎖”，感興趣的朋友不妨來看看。本文介紹的方法操作簡單快捷，實用性強。下面就讓小編來帶大家學習“php與Redis如何實現分布式鎖”吧!

一、分布式鎖的作用：

redis寫入時不帶鎖定功能，為防止多個進程同時進行一個操作，出現意想不到的結果，so...對緩存進行插入更新操作時自定義加鎖功能。

二、Redis的NX后綴命令

　　Redis有一系列的命令，其特點是以NX結尾，NX的意思可以理解為 NOT EXISTS（不存在），SETNX命令 （SET IF NOT EXISTS） 可以理解為如果不存在則插入，Redis分布式鎖的實現主要就是使用SETNX命令。

三、實現原理

在進程請求執行操作前進行判斷，加鎖是否成功，加鎖成功允許執行下步操作；

如果不成功，則判斷鎖的值（時間戳）是否大于當前時間，如果大于當前時間，則獲取鎖失敗不允許執行下步操作；

如果鎖的值（時間戳）小于當前時間，并且GETSET命令獲取到的鎖的舊值依然小于當前時間，則獲取鎖成功允許執行下步操作；

如果鎖的值（時間戳）小于當前時間，并且GETSET命令獲取到的鎖的舊值大于當前時間，則獲取鎖失敗不允許執行下步操作；

四、$redis->setnx() 設置鎖

$expire = 10;//有效期10秒
$key = 'lock';//key
$value = time() + $expire;//鎖的值 = Unix時間戳 + 鎖的有效期
$lock = $redis->setnx($key, $value);
//判斷是否上鎖成功，成功則執行下步操作
if(!empty($lock))
{
     //下步操作...       
}

如果返回 1 ，則表示當前進程獲得鎖，并獲得了當前插入/更新緩存的操作權限。

如果返回 0，表示鎖已被其他進程獲取，這是進程可以返回結果或者等待當前鎖失效再請求。

五、解決死鎖

　　如果只用SETNX命令設置鎖的話，如果當持有鎖的進程崩潰或刪除鎖失敗時，其他進程將無法獲取到鎖，問題就大了。

解決方法是在獲取鎖失敗的同時獲取鎖的值，并將值與當前時間進行對比，如果值小于當前時間說明鎖以過期失效，進程可運用Redis的DEL命令刪除該鎖。

$expire = 10;//有效期10秒
$key = 'lock';//key
$value = time() + $expire;//鎖的值 = Unix時間戳 + 鎖的有效期
$status = true;
while($status)
{
    $lock = $redis->setnx($key, $value);
    if(empty($lock))
    {
        $value = $redis->get($key);
        if($value < time())
        {
            $redis->del($key);
        }       
    }else{
        $status = false;
        //下步操作....
    }
}

但是，簡單粗暴的用DEL命令刪除鎖再SETNX命令上鎖也會出現問題。比如，進程1獲得鎖后崩潰或刪除鎖失敗，這時進程2檢測到鎖存在當已過期，用DEL命令刪除鎖并用SETNX命令設置鎖，進程3也檢測到鎖過期，也用DEL命令刪除鎖也用SETNX命令設置了鎖，這時進程2和進程3同時獲得了鎖。問題大了！

　　為了解決這個問題，這里用到了Redis的GETSET命令，GETSET命令在給鎖設置新值的同時返回鎖的舊值，這里利用了GETSET命令同時獲取和賦值的特性，在此期間其他進程無法修改鎖的值。

　　例如：

　　　　進程1獲得鎖后操作超時/崩潰/刪除鎖失敗，

　　　　進程2檢測到鎖已存在，但獲取鎖的值對比當前時間發現鎖已過期，

　　　　進程2通過GETSET命令重新給鎖賦予新的值，并獲取到的鎖的舊值，再次對比鎖的舊值與當前時間，如果鎖的舊值依然小于當前時間的話，這時進程2就可以忽略進程1余留下的廢鎖進行下步操作了。

　　　　進程2完成下步操作后返回前應該刪除鎖，但在刪除鎖時可以先檢測鎖是否還未過期，未過期才做刪除操作，已過期的就沒必要在去刪除鎖了，因為很有可能其他進程檢測到鎖過期時已經去獲取鎖了。

　　　　這里要說明的是，如果有其他進程在進程2之前獲取到鎖，那么進程2將獲取鎖失敗，但是進程2在用GETSET獲取鎖的舊值時也賦予了鎖新的值，改寫了其他進程賦予鎖的超時值。看到這大家可能會有疑問了，進程2沒獲取到鎖怎么能改變鎖的值呢？是的，進程2改變了鎖的原有值，但這一點小小的時間誤差帶來的影響是可以忽略。

以下是Redis實現分布式鎖的完整PHP代碼：

<?php
/**
 * 實現Redis分布鎖
 */

$key        = 'test';       //要更新信息的緩存KEY
$lockKey    = 'lock:'.$key; //設置鎖KEY
$lockExpire = 10;           //設置鎖的有效期為10秒

//獲取緩存信息
$result = $redis->get($key);
//判斷緩存中是否有數據
if(empty($result))
{
    $status = TRUE;
    while ($status)
    {
        //設置鎖值為當前時間戳 + 有效期
        $lockValue = time() + $lockExpire;
        /**
         * 創建鎖
         * 試圖以$lockKey為key創建一個緩存,value值為當前時間戳
         * 由于setnx()函數只有在不存在當前key的緩存時才會創建成功
         * 所以，用此函數就可以判斷當前執行的操作是否已經有其他進程在執行了
         * @var [type]
         */
        $lock = $redis->setnx($lockKey, $lockValue);
        /**
         * 滿足兩個條件中的一個即可進行操作
         * 1、上面一步創建鎖成功;
         * 2、   1）判斷鎖的值（時間戳）是否小于當前時間    $redis->get()
         *      2）同時給鎖設置新值成功    $redis->getset()
         */
        if(!empty($lock) || ($redis->get($lockKey) < time() && $redis->getSet($lockKey, $lockValue) < time() ))
        {
            //給鎖設置生存時間
            $redis->expire($lockKey, $lockExpire);
            //******************************
            //此處執行插入、更新緩存操作...
            //******************************

            //以上程序走完刪除鎖
            //檢測鎖是否過期，過期鎖沒必要刪除
            if($redis->ttl($lockKey))
                $redis->del($lockKey);
            $status = FALSE;
        }else{
            /**
             * 如果存在有效鎖這里做相應處理
             *      等待當前操作完成再執行此次請求
             *      直接返回
             */
            sleep(2);//等待2秒后再嘗試執行操作
        }
    }
}

實現分布式鎖用到的Redis命令介紹：

setnx(key, value)

將key的值設為value，當且僅當key不存在。

若給定的key已經存在，則SETNX不做任何動作。

SETNX是”SET if Not eXists”(如果不存在，則SET)的簡寫。

返回值：

設置成功，返回1。

設置失敗，返回0。

get(key)

返回key所關聯的字符串值。

如果key不存在則返回特殊值nil。

假如key儲存的值不是字符串類型，返回一個錯誤，因為GET只能用于處理字符串值。

返回值：

key的值。

如果key不存在，返回nil。

getset(key, value)

將給定key的值設為value，并返回key的舊值。

當key存在但不是字符串類型時，返回一個錯誤。

返回值：

返回給定key的舊值(old value)。

當key沒有舊值時，返回nil。

expire(key, seconds)

為給定key設置生存時間。

當key過期時，它會被自動刪除。

在Redis中，帶有生存時間的key被稱作“易失的”(volatile)。

在低于2.1.3版本的Redis中，已存在的生存時間不可覆蓋。

從2.1.3版本開始，key的生存時間可以被更新，也可以被PERSIST命令移除。(詳情參見 http://redis.io/topics/expire)。

返回值：

設置成功返回1。

當key不存在或者不能為key設置生存時間時(比如在低于2.1.3中你嘗試更新key的生存時間)，返回0。

ttl(key)

返回給定key的剩余生存時間(time to live)(以秒為單位)。

返回值：

key的剩余生存時間(以秒為單位)。

當key不存在或沒有設置生存時間時，返回-1 。

del(key)

移除給定的一個或多個key。

返回值：

被移除key的數量。

到此，相信大家對“php與Redis如何實現分布式鎖”有了更深的了解，不妨來實際操作一番吧！這里是億速云網站，更多相關內容可以進入相關頻道進行查詢，關注我們，繼續學習！