使用redis的比較完美的加鎖解鎖
tags:redis read&write redis加鎖和解鎖 php
習慣性說一下寫這篇文章要說明什么，我們經常用redis進行加鎖操作，目的是為了解決並發可能帶來的問題。但是使用redis加鎖的方式有多種，本文對常見的幾種方式進行解析，並提供一種相對完美的方案。
read & write 問題
這是一個經典問題，請看代碼：
//redis中的某個鍵自增
$val = $this->redis->get($key);
$val ++;
$this->redis->set($val);
這段代碼邏輯沒有問題，就是先讀取數據，再修改數據，在寫回修改，這里是希望每次訪問都遞增變量$val的值，但在並發情況下，存在情況是兩個進程都讀取到了一樣的初始值，然后都加1，最后寫回Redis，這種情況就會統計數據比實際的少。這個問題應該有許多人遇到過，思考過怎么解決這類問題。這里給出一個統一的解決方案，就是盡量保證操作的原子性，比如可以用redis的incr命令來實現自增（可以認為redis的命令是原子的）。
加鎖
由上面的問題再進一步，來探討一個大家常用的，為一個操作進行加鎖。
問題場景如下：有一個商品，每個用戶都可以去修改商品信息。假設用戶id分別為6和8的用戶對id為123的商品進行操作。
錯誤示例1
$key = '123';
$val = $this->redis->get($key);
if(!$val){
$this->redis->set($key,'123');
$this->redis->expire($key,'4');
/**此處修改商品信息操作
******
**/
$this->redis->del($key);
}else{
echo '錯誤提示';
}
上面這個錯誤示例，
錯誤點1：set和expire是分開寫的，如果說程序執行中再執行了set()后出現崩潰，則這個就變成了永久鎖（雖然這是個小概率事件）。
錯誤點2：這個商品中設置的key是商品id，val也是商品id，很多人認為只有一個key就可以了，val是什么無所謂。這就缺少了鎖的標識，無法判斷這個鎖的擁有者是誰，從而會帶來一系列影響如下。
- 用戶1進程獲取key對應的val，發現沒有鎖，所以調用了set，可能在set前，另一個用戶2的進程也發現沒有這個鎖，也進行set，就造成了兩個進程都認為自己獲取到了鎖的情況，
- 然后繼續，如果1用戶的進程執行完了操作，刪除了key，用戶2進程未執行完畢，此時由於無法識別是否是自己加的鎖，就刪除了key，這時再有新的進程進入，檢查不到鎖，可以立即執行，則有可能和用戶2的修改沖突。
針對錯誤1和錯誤2的第1點，我們只需要去除read & write模式就可以解決，解決方案為
//同時設置val和過期時間，並使用setnx
$status = $this->redis->setnx($key,$val,$expireTime);
if($status){
/**此處修改商品信息操作
******
**/
$this->redis->del($key);
}else{
echo '錯誤提示';
}
setnx，可以在設置時檢查是否存在鎖不存在則設置並返回1，如果存在不覆蓋並返回0。
針對錯誤2第2點，我們需要為每個進程設置一個獨立的自己可以識別的val，如果一個用戶只能開一個進程，這個val可以為用戶id，如果一個用戶可以設置多個進程，那么必須按照實際車情況采用其他方式來區分，這里我們以用戶id為例，並且在刪除的時候只能刪除自己的鎖。那么這里問題又出現了,如果我們寫成這樣：
//同時設置val和過期時間，並使用setnx
$userId = 2;
$status = $this->redis->setnx($key,$userId,$expireTime);
if($status){
/**此處修改商品信息操作
******
**/
if($this->redis->get($key) == $userId){
$this->redis->del($key);
}
}else{
echo '錯誤提示';
}
這種情況看似沒有什么問題，其實不然，大家注意我再設置所得時候，設置了一個過期時間，假如這個時間設置的是4秒，那么如果進程A執行到刪除前一刻一不小心超過了4秒，那么這個鎖就自動消失了。而另一個進程B查到沒有鎖，就加了一把自己的鎖，此時進程A執行刪除，就把B的鎖給刪除了（極小概率事件）。
這里解決方案有兩種
- 設置比較長的expire時間，弊端：設置的太長，占用內存時間長，設置的太短不能完全解決問題。（可能有人會想不設置過期時間就可以，那么回到最初的錯誤點，如果程序設置了鎖后崩潰了就變成了永久的鎖。）
- 把對比和刪除弄成一個原子操作，這里呢找到了一個方法，就是用redis的eval，把語句變成原子操作。注意redis用的是lua語法，我也是新學的
//同時設置val和過期時間，並使用setnx
$userId = 2;
$status = $this->redis->setnx($key,$userId,$expireTime);
if($status){
/**此處修改商品信息操作
******
**/
//因為寫這個博客的機器沒有裝redis，所以沒有驗證這個語法對不對。請大家見諒
$script = "if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then return redis.call('del', KEYS[1]) else return 0 end";
$result = $this->redis->eval(script,array($key,$val),1);
if ($result) {
return true;
}
}else{
echo '錯誤提示';
}
這里就把兩個操作變成了一個原子操作。解決的加鎖和解鎖可能出現的問題。
我們來說一些題外話拓展：在進程有可能出現沖突的地方，一般我們叫做臨界區（操作系統中也有這個概念，是通過另一種叫做PV信號量的方式來解決的，其實可以理解為組織等待進程隊列，P操作不能獲取到資源使用權的則進入等待隊列，等待V操作釋放資源后，檢查是否有等待隊列，進行進程釋放。當然PV操作也是原子性的。所以說解決相似問題的辦法也有一定的相似性）。
歡迎大家評論補充 --- vinter_he