PHP实现Redis分布式锁

 锁在我们的日常开发可谓用得比较多。通常用来解决资源并发的问题。特别是多机集群情况下，资源争抢的问题。但是，很多新手在锁的处理上常常会犯一些问题。今天我们来深入理解锁。

一、Redis 锁错误使用之一
我曾经见过有的项目把查询结果存储到 Redis 当中时的伪代码如下：

$redis    = new \Redis('127.0.0.1', 6379);

$cacheKey = 'query_cache';

$result   = $redis->get($cacheKey);

if ($result) { // 缓存有效则直接返回。

    return $result;

} else { // 缓存失效则重新获取并存储到 Redis。

    $mysqlResult = []; 

    $redis->set($cacheKey, json_encode($mysqlResult), 3600);

    return $mysqlResult;

}

初看代码并不会发现问题所在。通常情况下，当服务器资源压力非常小的时候，这段代码不会有任何问题。并且，真的可以提升服务器吞吐性能。

假如，这个位置的代码出现了单点压力呢？比如，这个功能是统计结果，查询数据库需要花 5s。而且，由于该功能比较常用，单位时间内达到了 1000 次/秒。

这时就会出现并发穿透问题。

1000 个请求同时到达这个程序位置，都去读取缓存是否存在。假如此时缓存不存在。这 1000 个请求都会得到不存在的结果。并且都会执行到去数据库取缓存结果的步骤。同时也会把结果重写到 Redis。

那就导致了这一瞬间单点压力导致穿透到数据库，造成数据库压力瞬间到达峰值。如果我们的数据库的性能处理不了这么大的压力，就会导致数据库服务器 CPU 直接爆满。响应给前端的数据就会陷入停顿状态。

所以，这段代码是不正确的锁使用。

二、Redis 锁错误使用之二
在第一点中，我们发现了问题。于是，就有人想着去优化它。于是就有了下面的代码：

$redis    = new \Redis('127.0.0.1', 6379);

$lockKey  = 'query_cache_lock'; // 锁专用的 KEY。

$cacheKey = 'query_cache'; // 存储查询结果的 KEY。

$result   = $redis->get($cacheKey);

if ($result) { // 缓存有效则直接返回。

    return $result;

} else { // 缓存失效则重新获取并存储到 Redis。

    if ($redis->setNx($lockKey) === false) {

        throw new \Exception("服务器火爆，请稍候重试");

    } else {

        $mysqlResult = []; 

        $redis->set($cacheKey, json_encode($mysqlResult), 3600);

        $redis->delete($lockKey); // 锁用完了要解锁。删掉就是解锁。

        return $mysqlResult;

    }

}

这段代码就完全避免了第一点中的并发穿透的问题。但是，相对第一点，代码也多增加了几行。不过性能依然强劲。

即使如此，这段代码依然存在三个问题：
1）并发越大，第一个取到锁的请求能正常响应，后续的请求就会得到一个“服务器火爆，请稍候重试”的异常提示。
2）没办法对后续请求取锁失效加一个等待时间。
3）如果代码执行到 $redis->delete($lockKey) 之前程序异常了。那么锁就不能正常释放。后续的锁也无法正常取到锁了。

针对第 1） 点，这个是用户体验极差的。
针对第 2） 点，它是解决第一点的方案。
针对第 3） 点，它是我们必须解决的问题。否则，我们的分布式锁将无法正常使用。

三、正确的分布式锁
正常的分布式锁要满足以下几点要求：
1）能解决并发时资源争抢。这是最核心的需求。
2）锁能正常添加与释放。不能出现死锁。
3）锁能实现等待，否则不能最大保证用户的体验。

针对以上三点，得出 Redis 分布式锁示例

class RedisMutexLock

{

    /**

     * 缓存 Redis 连接。

     *

     * @return void

     */

    public static function getRedis()

    {

        // 这行代码请根据自己项目替换为自己的获取 Redis 连接。

        return YCache::getRedisClient();

    }

 

    /**

     * 获得锁,如果锁被占用,阻塞,直到获得锁或者超时。

     * -- 1、如果 $timeout 参数为 0,则立即返回锁。

     * -- 2、建议 timeout 设置为 0,避免 redis 因为阻塞导致性能下降。请根据实际需求进行设置。

     *

     * @param  string  $key         缓存KEY。

     * @param  int     $timeout     取锁超时时间。单位(秒)。等于0,如果当前锁被占用,则立即返回失败。如果大于0,则反复尝试获取锁直到达到该超时时间。

     * @param  int     $lockSecond  锁定时间。单位(秒)。

     * @param  int     $sleep       取锁间隔时间。单位(微秒)。当锁为占用状态时。每隔多久尝试去取锁。默认 0.1 秒一次取锁。

     * @return bool 成功:true、失败:false

     */

    public static function lock($key, $timeout = 0, $lockSecond = 20, $sleep = 100000)

    {

        if (strlen($key) === 0) {

            // 项目抛异常方法

            YCore::exception(500, '缓存KEY没有设置');

        }

        $start = self::getMicroTime();

        $redis = self::getRedis();

        do {

            // [1] 锁的 KEY 不存在时设置其值并把过期时间设置为指定的时间。锁的值并不重要。重要的是利用 Redis 的特性。

            $acquired = $redis->set("Lock:{$key}", 1, ['NX', 'EX' => $lockSecond]);

            if ($acquired) {

                break;

            }

            if ($timeout === 0) {

                break;

            }

            usleep($sleep);

        } while (!is_numeric($timeout) || (self::getMicroTime()) < ($start + ($timeout * 1000000)));

        return $acquired ? true : false;

    }

 

    /**

     * 释放锁

     *

     * @param  mixed  $key  被加锁的KEY。

     * @return void

     */

    public static function release($key)

    {

        if (strlen($key) === 0) {

            // 项目抛异常方法

            YCore::exception(500, '缓存KEY没有设置');

        }

        $redis = self::getRedis();

        $redis->del("Lock:{$key}");

    }

 

    /**

     * 获取当前微秒。

     *

     * @return bigint

     */

    protected static function getMicroTime()

    {

        return bcmul(microtime(true), 1000000);

    }

}
以上是在项目中一些的用到的之处，大家可以更换为自己项目

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