PHP 并发场景的几种解决方案

在秒杀,抢购等并发场景下,可能会出现超卖的现象,在PHP语言中并没有原生提供并发的解决方案,因此就需要借助其他方式来实现并发控制。

列出常见的解决方案有:
1. 使用队列,额外起一个进程处理队列,并发请求都放到队列中,由额外进程串行处理,并发问题就不存在了,但是要额外进程支持以及处理延迟严重,本文不先不讨论这种方法。
2. 利用数据库事务特征,做原子更新,此方法需要依赖数据库的事务特性。
3. 借助文件排他锁,在处理下单请求的时候,用flock锁定一个文件,成功拿到锁的才能处理订单。

一、利用 Redis 事务特征

redis 事务是原子操作,可以保证订单处理的过程中数据没有被其它并发的进程修改。

示例代码:

<?php
$http = new swoole_http_server("0.0.0.0", 9509); // 监听 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); // 模拟唯一用户ID
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379); // 连接 redis

$redis->watch('rest_count'); // 监测 rest_count 是否被其它的进程更改

$rest_count = intval($redis->get("rest_count")); // 模拟唯一订单ID
if($rest_count > 0){
$value = "{$rest_count}-{$uniqid}"; // 表示当前订单,被当前用户抢到了

// do something ... 主要是模拟用户抢到单后可能要进行的一些密集运算
$rand = rand(100, 1000000);
$sum=0;
for ($i=0;$i<$rand;$i++){ $sum+=$i; }

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

// 如果 rest_count 的值被其它的并发进程更改了,以上事务将回滚
if(!$replies){
echo "订单 {$value} 回滚".PHP_EOL;
}
}
$redis->unwatch();
});

$http->start();

使用 ab 测试

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

二、利用文件排他锁(阻塞模式)

阻塞模式下,如果进程在获取文件排他锁时,其它进程正在占用锁的话,此进程会挂起等待其它进程释放锁后,并自己获取到锁后,再往下执行。

示例代码:

<?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, 要取得独占锁定(写入的程序)
if(flock($fp,LOCK_EX)) //锁定当前指针
{
// 成功取得锁后,放心处理订单
$rest_count = intval($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');
}

// 订单处理完成后,再释放锁
flock($fp,LOCK_UN);
}
fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 测试

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

三、利用文件排他锁(非阻塞模式)

非阻塞模式下,如果进程在获取文件排他锁时,其它进程正在占用锁的话,此进程会马上判断获取锁失败,并且继续往下执行。

示例代码:

<?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() 在锁定时堵塞,则给 lock 加上 LOCK_NB
if(flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)) //锁定当前指针
{
// 成功取得锁后,放心处理订单
$rest_count = intval($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');
}

// 订单处理完成后,再释放锁
flock($fp,LOCK_UN);
} else {
// 如果获取锁失败,马上进入这里执行
echo "{$uniqid} - 系统繁忙,请稍后再试".PHP_EOL;
}
fclose($fp);

});

$http->start();

使用 ab 测试

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

最后给出三种处理方式的测试结果比较

redis 事务方式:

......
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
......

文件排他锁(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
......

文件排他锁(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
......

经测试结果对比,redis 事务方式优于文件排他锁方式,而文件排他锁方式中,非阻塞模式优于阻塞模式。

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