基于PHP+Redis实现分布式锁

顾北○

目录

• 一、Redis作为分布式锁的优势
  
• 二、PHP中使用Redis实现分布式锁的步骤与原理
  
• 三、待优化的地方
  

一、Redis作为分布式锁的优势

Redis是一个开源的、基于内存的键值存储系统，它支持多种数据结构并具备持久化选项。由于其提供了原子操作（如

1. SETNX

复制代码

、

1. EXPIRE

复制代码

等）和高性能特性，使得Redis成为实现分布式锁的理想选择：

• 性能优异：Redis是内存数据库，响应速度极快，适合于高频读写的场景。
  
• 原子性：Redis对某些命令（如
  1. SETNX

  复制代码
  ）提供了原子操作，还可以执行lua脚本，所以确保了业务的稳定性。
  
• 超时释放：可以设置锁的有效期，即使持有锁的进程崩溃，也能通过过期机制自动释放锁，避免死锁问题。
  

二、PHP中使用Redis实现分布式锁的步骤与原理

前期准备

1. <ul><li>运行环境： [code]php 7.3.4

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+

1. phpredis扩展 4.3.0

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+

1. redis windows客户端 3.2.100

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phpredis扩展文档

简单了解lua脚本
[/code]在使用分布式锁时候我们首先要考虑以下几点：

• 如何确保锁的唯一性？
  使用phpredis扩展的 setNx('key','value') 或者使用 set('key', 'value', ['nx', 'ex'=>10]) # Will set the key, if it doesn't exist, with a ttl of 10 second 方法，这些方法保证这个key不存在于redis数据库时才会写入，就算有N个并发同时在写这个key，redis也能确保只会有一个能写成功。
  
• 如何避免死锁？
  死锁一般发生在我们的业务代码抛出异常或者执行超时，最终没有释放锁从而导致产生了死锁。这种情况我们可以通过增加一个锁的有效期就能避免产生死锁。例如：
  
  
  
  • 使用redis的expire方法给对应的key设置一个有效期 expire(string $key, int $seconds, ?string $mode = NULL): Redis|bool
    
  • 使用lua脚本 redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[2])
    
  
  
• 如何确保redis命令执行的原子性？
  

要保证原子性必须要求一系列操作要么全部成功执行，要么全部不执行。举例：

1. $redis = new \Redis();
   
2. $redis->connect('127.0.0.1',6379);
   
3. $result = $redis->setNx('key','val');
   
4. if ($result) {
   
5.         $redis->expire('key',30);
   
6. }

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上面的代码看起来没有太大的问题，但是 $redis->expire() 一旦执行失败就创建了一个不过期的值，最终就可能导致产生死锁，这就是为什么要保证命令执行的原子性。
我们可以通过 $redis->eval() 方法执行 lua脚本 来解决这个问题（我们不用关心实现细节，这是底层的实现，只需要知道要保证 redis 命令执行的原子性用lua脚本就行）。示例：

1. $redis = new \Redis();
   
2. $redis->connect('127.0.0.1',6379);
   
3. $luaScript = <<<LUA
   
4.            if redis.call("setnx", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
   
5.                redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[2])
   
6.                return true
   
7.            end
   
8.            return false
   
9. LUA;
   
10. 
    
11. $result = $redis>eval($luaScript,[ $this->lockKey, $this->requestId, $this->expireTime ],1);

复制代码

eval 方法使用详解，官方的文档和示例写得有点打脑壳，完全没写脚本字符串中的 KEYS 和 ARGV 和传递参数的对应关系。下面写了一个对应关系的例子方便大家理解：
语法：$redis>eval(string $script, ?array $args, ?int num_keys): mixed
参数说明:

• string $script 执行的lua脚本字符串
  
• ?array $args lua脚本字符串中
  1. KEYS

  复制代码
  和
  1. ARGV

  复制代码
  的对应值，按顺序对应（可选值）
  
• ?int num_keys lua脚本字符串中
  1. KEYS

  复制代码
  的数量，写了几个
  1. KEYS

  复制代码
  就传几个（可选值）
  

官方文档eval方法说明:

1. //index.php
   
2. $redis = new \Redis();
   
3. $redis->connect('127.0.0.1',6379);
   
4.    
   
5. $luaScript = <<<LUA
   
6.    return {KEYS[1],KEYS[2],KEYS[3],ARGV[1],ARGV[2]};
   
7. LUA;
   
8. var_dump($redis->eval($luaScript,[1,2,3,4,5],3));

复制代码

输出结果

以下是完整的实现代码：

• RedisDistributedLock.php
  

1. <?php
   
2. class RedisDistributedLock {
   
3.     private $redis;
   
4.     private $lockKey;
   
5.     private $requestId;
   
6.     private $expireTime;
   
7.     /**
   
8.      * @param string $lockKey    加锁的key
   
9.      * @param int    $expireTime 锁的有效期（单位：秒）
   
10.      */
    
11.     public function __construct(string $lockKey, $expireTime = 30)
    
12.     {
    
13.         $redis = new \Redis();
    
14.         $redis->connect('127.0.0.1',6379);
    
15.         $this->redis      = $redis;
    
16.         $this->lockKey    = $lockKey;
    
17.         $this->expireTime = $expireTime;
    
18.         $this->requestId  = uniqid(); // 生成唯一请求ID
    
19.     }
    
20.     /**
    
21.      * 尝试获取锁，并在指定次数内进行重试
    
22.      *
    
23.      * @param int $maxRetries 最大重试次数，默认为3次
    
24.      * @param int $retryDelay 两次重试之间的延迟时间（单位：毫秒）
    
25.      * @return bool 是否成功获取锁
    
26.      */
    
27.     public function acquireLock(int $maxRetries = 3, int $retryDelay = 50): bool
    
28.     {
    
29.         
    
30.         for ($attempt = 1; $attempt <= $maxRetries; $attempt++) {
    
31.             if ($this->acquireLockOnce()) {
    
32.                 return true;
    
33.             }
    
34.             usleep($retryDelay * 1000);
    
35.         }
    
36.         return false;
    
37.     }
    
38.     /**
    
39.      * 进行加锁
    
40.      * @return bool 加锁是否成功
    
41.      */
    
42.     private function acquireLockOnce(): bool
    
43.     {
    
44.         $luaScript = <<<LUA
    
45.             if redis.call("setnx", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then
    
46.                 redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[2])
    
47.                 return true
    
48.             end
    
49.             return false
    
50. LUA;
    
51. 
    
52.         $result = $this->redis->eval(
    
53.             $luaScript,
    
54.             [ $this->lockKey, $this->requestId, $this->expireTime ],
    
55.             1
    
56.         );
    
57. 
    
58.         return (bool)$result;
    
59.     }
    
60.     /**
    
61.      * 释放锁
    
62.      * @return bool
    
63.      */
    
64.     public function releaseLock(): bool
    
65.     {
    
66.         $luaScript = <<<LUA
    
67.         if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then
    
68.             return redis.call("del", KEYS[1])
    
69.         else
    
70.             return 0
    
71.         end
    
72. LUA;
    
73. 
    
74.         $result = $this->redis->eval(
    
75.             $luaScript,
    
76.             [ $this->lockKey, $this->requestId ],
    
77.             1
    
78.         );
    
79. 
    
80.         return (bool)$result;
    
81.     }
    
82. }
    
83. ?>

复制代码

• index.php
  

1. <?php
   
2. include 'RedisDistributedLock.php';
   
3. function task() {
   
4.     $lockKey = 'task_1';
   
5.     $handler = new RedisDistributedLock($lockKey);
   
6.     $startTime = time();
   
7.     if ($handler->acquireLock(4)) {
   
8.         //@TODO 加锁成功后执行具体的业务逻辑
   
9.         echo '加锁成功 开始执行加锁逻辑的时间：'.date('Y-m-d H:i:s',$startTime);
   
10.         echo "\r\n";
    
11.         echo '锁定到：'.date('Y-m-d H:i:s',time() + 15);
    
12.         sleep(15);
    
13.         $handler->releaseLock();
    
14.         echo "\r\n";
    
15.         echo '---15s后已释放锁---';
    
16.     } else {
    
17.         echo '加锁失败：'.date('Y-m-d H:i:s',$startTime);
    
18.         return false;
    
19.     }
    
20. }
    
21. task();
    
22. ?>

复制代码

执行结果如下：

三、待优化的地方

• 集群环境下如果主节点挂掉，如何保证设置的
  1. key

  复制代码
  在子节点上不会丢失？
  
• 如何处理
  1.  key

  复制代码
  的自动续期
  

以上就是基于PHP+Redis实现分布式锁的详细内容，更多关于PHP Redis分布式锁的资料请关注脚本之家其它相关文章！

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