PHP 併發場景的幾種解決方案

Kingmax發表於2019-06-27
PHP

在秒殺，搶購等併發場景下，可能會出現超賣的現象，在PHP語言中並沒有原生提供併發的解決方案，因此就需要藉助其他方式來實現併發控制。

列出常見的解決方案有：

  1. 使用佇列，額外起一個程式處理佇列，併發請求都放到佇列中，由額外程式序列處理，併發問題就不存在了，但是要額外程式支援以及處理延遲嚴重，本文不先不討論這種方法。
  2. 利用資料庫事務特徵，做原子更新，此方法需要依賴資料庫的事務特性。
  3. 藉助檔案排他鎖，在處理下單請求的時候，用flock鎖定一個檔案，成功拿到鎖的才能處理訂單。

redis 事務是原子操作，可以保證訂單處理的過程中資料沒有被其它併發的程式修改。

示例程式碼：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9509);   // 監聽 9509

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {
    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);    // 模擬唯一使用者ID
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);    // 連線 redis

    $redis->watch('rest_count');  // 監測 rest_count 是否被其它的程式更改

    $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));  // 模擬唯一訂單ID
    if ($rest_count > 0){
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";  // 表示當前訂單，被當前使用者搶到了

        // do something ... 主要是模擬使用者搶到單後可能要進行的一些密集運算
        $rand  = rand(100, 1000000);
        $sum = 0;
        for ($i = 0; $i < $rand; $i++) {$sum += $i;}

      // redis 事務
        $redis->multi();
        $redis->lPush('uniqids', $value);
        $redis->decr('rest_count');
        $replies = $redis->exec();  // 執行以上 redis 事務

      // 如果 rest_count 的值被其它的併發程式更改了，以上事務將回滾
        if (!$replies) {
            echo "訂單 {$value} 回滾" . PHP_EOL;
        }
    }
    $redis->unwatch();
});

$http->start();

使用 ab 測試

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9509/

阻塞模式下，如果程式在獲取檔案排他鎖時，其它程式正在佔用鎖的話，此程式會掛起等待其它程式釋放鎖後，並自己獲取到鎖後，再往下執行。

示例程式碼：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9510);

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {

    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);

    $fp = fopen("lock.txt", "w+");

    // 阻塞(等待)模式， 要取得獨佔鎖定（寫入的程式）
    if (flock($fp,LOCK_EX)) {  //鎖定當前指標

      // 成功取得鎖後，放心處理訂單
        $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";
        if ($rest_count > 0) {
            // do something ...
            $rand = rand(100, 1000000);
            $sum = 0;
            for ($i = 0; $i < $rand; $i++) {$sum += $i;}

            $redis->lPush('uniqids', $value);
            $redis->decr('rest_count');
        }

      // 訂單處理完成後，再釋放鎖
        flock($fp, LOCK_UN);
    }
    fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 測試

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9510/

非阻塞模式下，如果程式在獲取檔案排他鎖時，其它程式正在佔用鎖的話，此程式會馬上判斷獲取鎖失敗，並且繼續往下執行。\

示例程式碼：

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9511);

$http->set(array(
    'reactor_num' => 2,  //reactor thread num
    'worker_num' => 4    //worker process num
));

$http->on('request', function (swoole_http_request $request, swoole_http_response $response) {

    $uniqid = uniqid('uid-', TRUE);
    $redis = new Redis();
    $redis->connect('127.0.0.1', 6379);

    $fp = fopen("lock.txt", "w+");

    // 非阻塞模式， 如果不希望 flock() 在鎖定時堵塞，則給 lock 加上 LOCK_NB
    if(flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB))   //鎖定當前指標
    {
      // 成功取得鎖後，放心處理訂單
        $rest_count = intval($redis->get("rest_count"));
        $value = "{$rest_count}-{$uniqid}";
        if($rest_count > 0){
            // do something ...
            $rand  = rand(100, 1000000);
            $sum=0;
            for ($i=0;$i<$rand;$i++){ $sum+=$i; }

            $redis->lPush('uniqids', $value);
            $redis->decr('rest_count');
        }

      // 訂單處理完成後，再釋放鎖
        flock($fp,LOCK_UN);
    } else {
      // 如果獲取鎖失敗，馬上進入這裡執行
        echo "{$uniqid} - 系統繁忙，請稍後再試".PHP_EOL;
    }
    fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 測試

$ ab -t 20 -c 10 http://192.168.1.104:9511/

redis 事務方式：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.005 seconds
Complete requests:      17537
Failed requests:        0
Total transferred:      2578380 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    876.62 [#/sec] (mean)
Time per request:       11.407 [ms] (mean)
Time per request:       1.141 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          125.86 [Kbytes/sec] received
......

檔案排他鎖（阻塞模式）：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.003 seconds
Complete requests:      8205
Failed requests:        0
Total transferred:      1206282 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    410.19 [#/sec] (mean)
Time per request:       24.379 [ms] (mean)
Time per request:       2.438 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          58.89 [Kbytes/sec] received
......

檔案排他鎖（非阻塞模式）：

......
Concurrency Level:      10
Time taken for tests:   20.002 seconds
Complete requests:      8616
Failed requests:        0
Total transferred:      1266846 bytes
HTML transferred:       0 bytes
Requests per second:    430.77 [#/sec] (mean)
Time per request:       23.214 [ms] (mean)
Time per request:       2.321 [ms] (mean, across all concurrent requests)
Transfer rate:          61.85 [Kbytes/sec] received
......

經測試結果對比，redis 事務方式優於檔案排他鎖方式，而檔案排他鎖方式中，非阻塞模式優於阻塞模式。

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