Redis实现分布式锁 php

一、分布式锁的作用：

redis写入时不带锁定功能，为防止多个进程同时进行一个操作，出现意想不到的结果，so...对缓存进行插入更新操作时自定义加锁功能。

二、Redis的NX后缀命令

　　Redis有一系列的命令，其特点是以NX结尾，NX的意思可以理解为 NOT EXISTS（不存在），SETNX命令 （SET IF NOT EXISTS） 可以理解为如果不存在则插入，Redis分布式锁的实现主要就是使用SETNX命令。

三、实现原理

在进程请求执行操作前进行判断，加锁是否成功，加锁成功允许执行下步操作；

如果不成功，则判断锁的值（时间戳）是否大于当前时间，如果大于当前时间，则获取锁失败不允许执行下步操作；

如果锁的值（时间戳）小于当前时间，并且GETSET命令获取到的锁的旧值依然小于当前时间，则获取锁成功允许执行下步操作；

如果锁的值（时间戳）小于当前时间，并且GETSET命令获取到的锁的旧值大于当前时间，则获取锁失败不允许执行下步操作；

四、$redis->setnx() 设置锁

$expire = 10;//有效期10秒
$key = 'lock';//key
$value = time() + $expire;//锁的值 = Unix时间戳 + 锁的有效期
$lock = $redis->setnx($key, $value);
//判断是否上锁成功，成功则执行下步操作
if(!empty($lock))
{
     //下步操作...
}

如果返回 1 ，则表示当前进程获得锁，并获得了当前插入/更新缓存的操作权限。

如果返回 0，表示锁已被其他进程获取，这是进程可以返回结果或者等待当前锁失效再请求。

五、解决死锁

　　如果只用SETNX命令设置锁的话，如果当持有锁的进程崩溃或删除锁失败时，其他进程将无法获取到锁，问题就大了。

解决方法是在获取锁失败的同时获取锁的值，并将值与当前时间进行对比，如果值小于当前时间说明锁以过期失效，进程可运用Redis的DEL命令删除该锁。

$expire = 10;//有效期10秒
$key = 'lock';//key
$value = time() + $expire;//锁的值 = Unix时间戳 + 锁的有效期
$status = true;
while($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，简单粗暴的用DEL命令删除锁再SETNX命令上锁也会出现问题。比如，进程1获得锁后崩溃或删除锁失败，这时进程2检测到锁存在当已过期，用DEL命令删除锁并用SETNX命令设置锁，进程3也检测到锁过期，也用DEL命令删除锁也用SETNX命令设置了锁，这时进程2和进程3同时获得了锁。问题大了！

　　为了解决这个问题，这里用到了Redis的GETSET命令，GETSET命令在给锁设置新值的同时返回锁的旧值，这里利用了GETSET命令同时获取和赋值的特性，在此期间其他进程无法修改锁的值。

　　例如：

　　　　进程1获得锁后操作超时/崩溃/删除锁失败，

　　　　进程2检测到锁已存在，但获取锁的值对比当前时间发现锁已过期，

　　　　进程2通过GETSET命令重新给锁赋予新的值，并获取到的锁的旧值，再次对比锁的旧值与当前时间，如果锁的旧值依然小于当前时间的话，这时进程2就可以忽略进程1余留下的废锁进行下步操作了。

　　　　进程2完成下步操作后返回前应该删除锁，但在删除锁时可以先检测锁是否还未过期，未过期才做删除操作，已过期的就没必要在去删除锁了，因为很有可能其他进程检测到锁过期时已经去获取锁了。

　　　　这里要说明的是，如果有其他进程在进程2之前获取到锁，那么进程2将获取锁失败，但是进程2在用GETSET获取锁的旧值时也赋予了锁新的值，改写了其他进程赋予锁的超时值。看到这大家可能会有疑问了，进程2没获取到锁怎么能改变锁的值呢？是的，进程2改变了锁的原有值，但这一点小小的时间误差带来的影响是可以忽略。

以下是Redis实现分布式锁的完整PHP代码：

<?php
/**
 * 实现Redis分布锁
 */

$key        = 'test';       //要更新信息的缓存KEY
$lockKey    = 'lock:'.$key; //设置锁KEY
$lockExpire = 10;           //设置锁的有效期为10秒

//获取缓存信息
$result = $redis->get($key);
//判断缓存中是否有数据
if(empty($result))
{
    $status = TRUE;
    while ($status)
    {
        //设置锁值为当前时间戳 + 有效期
        $lockValue = time() + $lockExpire;
        /**
         * 创建锁
         * 试图以$lockKey为key创建一个缓存,value值为当前时间戳
         * 由于setnx()函数只有在不存在当前key的缓存时才会创建成功
         * 所以，用此函数就可以判断当前执行的操作是否已经有其他进程在执行了
         * @var [type]
         */
        $lock = $redis->setnx($lockKey, $lockValue);
        /**
         * 满足两个条件中的一个即可进行操作
         * 1、上面一步创建锁成功;
         * 2、   1）判断锁的值（时间戳）是否小于当前时间    $redis->get()
         *      2）同时给锁设置新值成功    $redis->getset()
         */
        if(!empty($lock) || ($redis->get($lockKey) < time() && $redis->getSet($lockKey, $lockValue) < time() ))
        {
            //给锁设置生存时间
            $redis->expire($lockKey, $lockExpire);
            //******************************
            //此处执行插入、更新缓存操作...
            //******************************

            //以上程序走完删除锁
            //检测锁是否过期，过期锁没必要删除
            if($redis->ttl($lockKey))
                $redis->del($lockKey);
            $status = FALSE;
        }else{
            /**
             * 如果存在有效锁这里做相应处理
             *      等待当前操作完成再执行此次请求
             *      直接返回
             */
            sleep(2);//等待2秒后再尝试执行操作
        }
    }
} 

实现分布式锁用到的Redis命令介绍：

setnx(key, value)

将key的值设为value，当且仅当key不存在。

若给定的key已经存在，则SETNX不做任何动作。

SETNX是”SET if Not eXists”(如果不存在，则SET)的简写。

返回值：

设置成功，返回1。

设置失败，返回0。

get(key)

返回key所关联的字符串值。

如果key不存在则返回特殊值nil。

假如key储存的值不是字符串类型，返回一个错误，因为GET只能用于处理字符串值。

返回值：

key的值。

如果key不存在，返回nil。

 getset(key, value)

将给定key的值设为value，并返回key的旧值。

当key存在但不是字符串类型时，返回一个错误。

返回值：

返回给定key的旧值(old value)。

当key没有旧值时，返回nil。

 expire(key, seconds)

为给定key设置生存时间。

当key过期时，它会被自动删除。

在Redis中，带有生存时间的key被称作“易失的”(volatile)。

在低于2.1.3版本的Redis中，已存在的生存时间不可覆盖。

从2.1.3版本开始，key的生存时间可以被更新，也可以被PERSIST命令移除。(详情参见 http://redis.io/topics/expire)。

返回值：

设置成功返回1。

当key不存在或者不能为key设置生存时间时(比如在低于2.1.3中你尝试更新key的生存时间)，返回0。

    ttl(key)

返回给定key的剩余生存时间(time to live)(以秒为单位)。

返回值：

key的剩余生存时间(以秒为单位)。

当key不存在或没有设置生存时间时，返回-1 。

del(key)

移除给定的一个或多个key。

返回值：

被移除key的数量。