Redis构建分布式锁

1.前言

为什么要建锁？因为建立适当的锁可以在高并发下保持数据的一致性，也就是说，当其他客户端执行一致的命令时，锁定的数据不会被更改。同时可以保证命令执行的成功率。

看到这里，你不禁要问：redis不是有交易操作吗？交易操作不能实现以上功能吗？

事实上，redis中的事务可以监视和监控数据，从而确保连贯执行时数据的一致性。但是，我们必须清醒地认识到，当多个客户端同时处理同一个数据时，很容易造成事务执行失败甚至数据错误。

在关系数据库中，用户首先向数据库服务器发送BEGIN，然后执行所有一致的写和读操作。最后，用户可以选择发送COMMIT来确认之前的修改，或者发送ROLLBACK来回滚。

在redis中，使用一个特殊的命令MULTI作为开始，然后用户发送一个连贯的命令，最后EXEC作为结束(在这个过程中，可以使用watch来监控一些键)。进一步的分析表明，redis事务中的命令将首先被推入队列，直到EXEC命令出现才会被执行。如果手表监控的密钥发生变化，此交易将失败。这意味着Redis事务没有锁，其他客户端可以修改正在执行的事务中的相关数据，这就是为什么当多个客户端同时处理相同数据时，事务经常出错的原因。

2.简单理解redis的单线程IO复用

Redis采用单线程IO复用模式，实现高内存数据服务。什么是单线程IO复用？从字面上看，我们可以知道redis使用单个线程，使用多个IO。简而言之，整个过程就是哪个命令的数据流先到达，哪个先执行。

请看下图理解图：图为窄桥，只能让一辆车通过，左侧为车辆进入通道，哪辆车先进入。也就是说，当哪个IO流首先到达时，将首先被处理。

在Linux下，网络IO使用socket进行通信。普通IO模式只能监控一个插座，而IO复用可以同时监控多个插座。IO复用避免了IO上的阻塞，单个线程保存多个套接字的状态，然后进行处理。

3.并行测试

我们将模拟一个简单而典型的并发测试，然后从这个测试中找出问题，然后进一步研究。

并行测试思想：

1.在redis中设置一个字符串计数，用程序取出加1，然后存储回去，循环10万次。

2.在两个浏览器上同时执行这段代码

3.取出计数并检查结果

测试步骤：

1、test.php档案的建立

？PHP $ Redis=new Redis()；$redis-connect('192.168.95.11 '，' 6379 ')；for($ I=0；10万美元；$ I){ $ count=$ redis-get(' count ')；$ count=$ count 1；$redis-set('count '，$ count)；}回显“这个OK”；2.分别在两种浏览器中访问test.php文件

从上图可以看出，一共执行了两次，计数应该是20万，但实际上计数是13万多，远低于20万。为什么呢？

从上面可以看出，redis采用的是单线程IO复用模型。因此，我们使用两种浏览器，即两个会话(A和B)。取数、加1、存储三个命令不是原子操作，哪个客户端先执行两个redis命令先来。

例如：

1.此时计数=120

2.a取出计数=120，然后B的取出命令流，也取出计数=120

3.取出A后立即加1，保存计数=121

4.这时，B跟着来了，计数=121也被保存了

注意：

1.设置尽可能大的循环数。如果太小，当第一个浏览器完成时，第二个浏览器还没有启动

2.两个浏览器必须同时执行。如果test.php文件在一个浏览器中同时执行两次，无论是否同时执行，最终结果都是count=200000。因为在同一个浏览器中执行的所有命令都属于同一个会话(所有命令都经过同一个通道)，所以redis会让前100，000个执行完成，然后执行另外100，000个执行。

4.事务解析和原子操作解析

4.1.交易结算

已更改test.php文件

？phpheader(' content-type : text/html；charset=utf8');$ start=time()；$ Redis=new Redis()；$redis-connect('192.168.95.11 '，' 6379 ')；for($ I=0；10万美元；$ I){ $ redis-multi()；$ count=$ redis-get(' count ')；$ count=$ count 1；$redis-set('count '，$ count)；$ redis-exec()；} $ end=time()；回显“this OKBr/”；Echo的执行时间为：“”。($ end-$ start)；执行结果失败，使用事务的表名无法解决这个问题。

分析原因：

我们都知道，redis开启时，事务中的命令不会被执行，而是先将命令推入队列，然后当exec命令出现时，所有的命令都会以阻塞的方式逐个执行。

因此，当PHP中的redis类用于redis事务时，与redis相关的所有命令都不会实际执行，而只会将命令发送到Redis进行存储。

因此，下图中圈出的$count实际上不是我们想要的数据，而是一个对象，因此test.php中的11行是错误的。

检查对象计数：

4.2、原子操作incr解决方案

#更新test.php文件

？phpheader(' content-type : text/html；charset=utf8');$ start=time()；$ Redis=new Redis()；$redis-connect('192.168.95.11 '，' 6379 ')；for($ I=0；10万美元；$ I){ $ count=$ redis-incr(' count ')；} $ end=time()；回显“this OKBr/”；Echo的执行时间为：“”。($ end-$ start)；两个浏览器同时运行，需要14或15秒。count=20万可以解决这个问题。

缺点：

仅仅解决这里的取出加1的问题，并不能从本质上解决问题。在实际环境中，我们需要做一系列的操作，而不仅仅是取出加1，所以需要构建一个通用锁。

5.构建分布式锁

构造锁的目的是消除选择竞争，维护高并发下的数据一致性

在构造锁时，我们需要注意几个问题：

1.防止锁被持有时进程崩溃，导致死锁，其他进程不能一直得到这个锁

2.持有锁的进程因为操作时间长而自动释放锁，但进程本身并不知道，最后误释放了其他进程的锁

3.在一个进程的锁过期后，许多其他进程会尝试同时获取锁，并且它们都成功获取了锁

我们不会修改test.php文件，而是直接建立一个相对标准化的面向对象的Lock.class.php文件

#创建Lock.class，php文件

？Php#分布式锁类Lock { private $ redis=# store redis对象/** * @desc构造函数* * @ param $ host string | redis host * @ param $ port int | port */public function _ _ construct($ host，$ port=6379){ $ this-redis=new redis()；$this-redis-connect($host，$ port)；} /** * @desc锁定方法* * @param $lockName字符串|锁名* @param $timeout int |锁过期时间* * @return成功返回标识符/false */public函数getlock ($ lockname，$ time out=2){ $ identifier=uniqid()；# get唯一标识符$ time out=ceil($ time out)；#确保它是一个整数$ end=time()$ time out；While(time()$end) #循环获取锁{ if($ this-redis-set NX($lockName，$ identifier)) #检查$ lockName是否被锁定{$ this-redis-expire ($ lockname，$ time out)；#为$lockName设置到期时间，以防止死锁返回$ identifier#返回一维标识符} else if($ this-redis-TTL($ lock name)==-1){ $ this-redis-expire($ lock name，$ time out)；#检测是否有设定的到期时间，如果没有，添加(假设进程在客户端A未能设置时间最后一步时崩溃，客户端B可以检测到并设置时间)} usleep(0.001)；# stop 0.001ms}返回false} /** * @desc释放锁* * @param $lockName字符串|锁名* @ param $标识符字符串|锁的唯一值* * @ param bool */公共函数释放锁($lockName，$ identifier){ if($ this-redis-get($ lockName)=$ identifier)#判断锁是否被其他客户端修改过{ $ this-redis-multi()；$ this-redis-del($ lockName)；#释放锁$ this-redis-exec()；返回真；} else { return false#其他客户端修改了锁，无法删除其他客户端的锁}} /** * @desc测试* * @ param $ lock name string | lock name */public function test($ lock name){ $ start=time()；for($ I=0；一万美元；$ I){ $ identifier=$ this-getLock($ lockName)；if($ identifier){ $ count=$ this-redis-get(' count ')；$ count=$ count 1；$this-redis-set('count '，$ count)；$this-releaseLock($lockName，$ identifier)；} } $ end=time()；回显“this OKBr/”；Echo的执行时间为：“”。($ end-$ start)；} }页眉(' content-type : text/html；charset=utf8');$ obj=新锁(' 192 . 168 . 95 . 11 ')；$ obj-test(' lock _ count ')；测试结果：

它在两个不同的浏览器中执行，最终的结果是count=200000，但大约需要80秒。但是，在高并发下，将同一数据锁定20万次是可以接受的，甚至是非常好的。

上面这个简单的例子只是为了模拟并发测试和检查。事实上，我们可以结合自己的项目使用Lock.class.php的锁来修改它，这样我们就可以很好地使用这个锁。比如在商场疯狂购买，虚拟商场玩家在游戏中买卖东西等等。

以上就是本文的全部内容。希望本文的内容能给大家的学习或工作带来一些帮助，也希望多多支持我们！