redis锁

使用redis的比较完美的加锁解锁

tags:redis read&write redis加锁和解锁 php

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习惯性说一下写这篇文章要说明什么，我们经常用redis进行加锁操作，目的是为了解决并发可能带来的问题。但是使用redis加锁的方式有多种，本文对常见的几种方式进行解析，并提供一种相对完美的方案。

read & write 问题

这是一个经典问题，请看代码：

 //redis中的某个键自增
    $val = $this->redis->get($key);
    $val ++;
    $this->redis->set($val);

这段代码逻辑没有问题，就是先读取数据，再修改数据，在写回修改，这里是希望每次访问都递增变量$val的值，但在并发情况下，存在情况是两个进程都读取到了一样的初始值，然后都加1，最后写回Redis，这种情况就会统计数据比实际的少。这个问题应该有许多人遇到过，思考过怎么解决这类问题。这里给出一个统一的解决方案，就是尽量保证操作的原子性，比如可以用redis的incr命令来实现自增（可以认为redis的命令是原子的）。

加锁

由上面的问题再进一步，来探讨一个大家常用的，为一个操作进行加锁。

问题场景如下：有一个商品，每个用户都可以去修改商品信息。假设用户id分别为6和8的用户对id为123的商品进行操作。

错误示例1

$key = '123';
    $val = $this->redis->get($key);
    if(!$val){
        $this->redis->set($key,'123');
        $this->redis->expire($key,'4');
        /**此处修改商品信息操作
                ******
        **/
        $this->redis->del($key);
    }else{
        echo '错误提示';
    }
    

上面这个错误示例，
错误点1：set和expire是分开写的，如果说程序执行中再执行了set()后出现崩溃，则这个就变成了永久锁（虽然这是个小概率事件）。

错误点2：这个商品中设置的key是商品id，val也是商品id，很多人认为只有一个key就可以了，val是什么无所谓。这就缺少了锁的标识，无法判断这个锁的拥有者是谁，从而会带来一系列影响如下。

1. 用户1进程获取key对应的val，发现没有锁，所以调用了set，可能在set前，另一个用户2的进程也发现没有这个锁，也进行set，就造成了两个进程都认为自己获取到了锁的情况，
2. 然后继续，如果1用户的进程执行完了操作，删除了key，用户2进程未执行完毕，此时由于无法识别是否是自己加的锁，就删除了key，这时再有新的进程进入，检查不到锁，可以立即执行，则有可能和用户2的修改冲突。

针对错误1和错误2的第1点，我们只需要去除read & write模式就可以解决，解决方案为

 //同时设置val和过期时间，并使用setnx
    $status = $this->redis->setnx($key,$val,$expireTime);
    if($status){
         /**此处修改商品信息操作
                ******
        **/
        $this->redis->del($key);
    }else{
        echo '错误提示';
    }

setnx，可以在设置时检查是否存在锁不存在则设置并返回1，如果存在不覆盖并返回0。

针对错误2第2点，我们需要为每个进程设置一个独立的自己可以识别的val，如果一个用户只能开一个进程，这个val可以为用户id，如果一个用户可以设置多个进程，那么必须按照实际车情况采用其他方式来区分，这里我们以用户id为例，并且在删除的时候只能删除自己的锁。那么这里问题又出现了,如果我们写成这样：

 //同时设置val和过期时间，并使用setnx
    $userId = 2;
    $status = $this->redis->setnx($key,$userId,$expireTime);
    if($status){
         /**此处修改商品信息操作
                ******
        **/
        if($this->redis->get($key) == $userId){
            $this->redis->del($key);
        }
        
    }else{
        echo '错误提示';
    }

这种情况看似没有什么问题，其实不然，大家注意我再设置所得时候，设置了一个过期时间，假如这个时间设置的是4秒，那么如果进程A执行到删除前一刻一不小心超过了4秒，那么这个锁就自动消失了。而另一个进程B查到没有锁，就加了一把自己的锁，此时进程A执行删除，就把B的锁给删除了（极小概率事件）。

这里解决方案有两种

1. 设置比较长的expire时间，弊端：设置的太长，占用内存时间长，设置的太短不能完全解决问题。（可能有人会想不设置过期时间就可以，那么回到最初的错误点，如果程序设置了锁后崩溃了就变成了永久的锁。）
2. 把对比和删除弄成一个原子操作，这里呢找到了一个方法，就是用redis的eval，把语句变成原子操作。注意redis用的是lua语法，我也是新学的

 //同时设置val和过期时间，并使用setnx
    $userId = 2;
    $status = $this->redis->setnx($key,$userId,$expireTime);
    if($status){
         /**此处修改商品信息操作
                ******
        **/
        //因为写这个博客的机器没有装redis，所以没有验证这个语法对不对。请大家见谅
         $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 '错误提示';
    }

这里就把两个操作变成了一个原子操作。解决的加锁和解锁可能出现的问题。

我们来说一些题外话拓展：在进程有可能出现冲突的地方，一般我们叫做临界区（操作系统中也有这个概念，是通过另一种叫做PV信号量的方式来解决的，其实可以理解为组织等待进程队列，P操作不能获取到资源使用权的则进入等待队列，等待V操作释放资源后，检查是否有等待队列，进行进程释放。当然PV操作也是原子性的。所以说解决相似问题的办法也有一定的相似性）。