PHP 文件锁与进程锁

鉴于前面介绍了swoole,就借用swoole的服务器/客户端与多进程机制对锁进行说明.
这里只针对PHP的锁机制进行说明,由于SQL的锁与其作用方式和应用场景不同,将作另行说明.

1.文件锁

flock()
fclose()
swoole_lock()

文件锁的可能应用场景为:

• 1.限制并发多进程或多台服务器需要对同一文件进行访问和修改;
• 2.对参与文件I/O的进程队列化和人为阻塞;
• 3.在业务逻辑中对文件内容进行守护;

**下面是文件锁C/S通讯机制下的使用,已经省略了具体的通讯过程,如有需要请移步swoole异步任务队列 **
Server(服务器通讯过程已略):

//监听数据发送事件
$serv->on('receive', function ($serv, $fd, $from_id, $data) {
    $serv->send($fd, "ServerEnd");

    $p_file = "locktest.txt";
    var_dump(file_get_contents($p_file));
});

Client1(服务器通讯过程已略):

$s_recv = "ww";

$p_file = "locktest.txt";

$o_file = fopen($p_file,'w+');
// flock()加锁方式:
flock($o_file,LOCK_EX);

// // swoole加锁方式:
// $lock = new swoole_lock(SWOOLE_FILELOCK, $p_file);
// $lock->lock();

fwrite($o_file, 'ss' . $s_recv);

sleep(30);
// 两种解锁方式
// flock($o_file, LOCK_UN);
// $lock->unlock();

Client2(服务器通讯过程已略):

$s_recv = "xx";

$p_file = "locktest.txt";

$o_file = fopen($p_file,'w+');
// flock()加锁方式:
flock($o_file,LOCK_EX);

// // swoole加锁方式:
// $lock = new swoole_lock(SWOOLE_FILELOCK, $p_file);
// $lock->lock();


fwrite($o_file, 'ss' . $s_recv);

// 两种解锁方式
// flock($o_file, LOCK_UN);
// $lock->unlock();

结果:
Client2被阻塞了30s,直到Client1执行结束才对文件进行了一次写入;

[l0.16@4 m29.5% c30s04] $ php swoole_client2.php

需要注意的是:

• 1.无论是flock()还是swoole提供的swoole_lock(),都有在进程结束时自动解锁的机制,所以在demo中即使不进行手动解锁也能正常运行,因此这里在第一个Client中执行了sleep()暂停函数来观察文件锁的效果;
• 2.flock()的标准释放方式为flock($file,LOCK_UN);, 但是个人喜欢fclose(),永绝后患;

2.进程锁

与文件锁不同的是,进程锁并不用于阻止对文件的I/O,而是用于防止多进程并发造成的预期之外的后果.所以需要在多进程并发时将其队列化,即在某进程的关键逻辑执行结束前阻塞其他并发进程的逻辑执行.

实现思路有几种:

• 1.利用flock()文件锁,创建一个临时lock文件,使用LOCK_NB模拟阻塞或非阻塞流,再在进程内部使用判定条件控制逻辑执行;

  非阻塞模型demo:

$p_file = "locktest.txt";
$o_file = fopen($p_file, 'w+');

// 如果临时文件被锁定,这里的flock()将返回false
if (!flock($o_file, LOCK_EX + LOCK_NB)) {
    var_dump('Process Locked');
}
else {
    // 非阻塞模型必须在flock()中增加LOCK_NB参数
    // 当然,这里取消LOCK_NB参数就是阻塞模型了
    flock($o_file, LOCK_EX + LOCK_NB);
    var_dump('Process Locking');
    // 模拟长时间的执行操作
    sleep(10);
}

• 2.利用swoole提供的共享内存,缓存方法或通信方法在不同的进程中传递一个全局变量,进程获取该变量的状态后使用判定条件控制逻辑执行;

  传递变量的方法很多,这里只提供一个思路,就以memcached为例;
  阻塞模型demo:

// 初始化memcached
$memcached = new Memcache;
$memcached->connect("localhost", 11211);

// 获取用来做状态判定的全局变量
$s_flag = $memcached->get("flag");

if (!$s_flag) {
    // 这里利用了memcached的过期时间作为演示,实际上业务处理完成后销毁该变量即可
    $memcached->set("flag", "locked", 0, 10);
    main();
}
else {
    // 阻塞模型
    while ($s_flag == 'locked') {
        var_dump('Process locked, retrying...');
        // 设置重试时间, 避免过于频繁的操作尝试
        sleep(1);
        // 更新状态变量
        $s_flag = $memcached->get("flag");
    }
    // // 非阻塞模型
    // if ($s_flag == 'locked') {
    //     var_dump('Process locked, suspended');
    //     die();
    // }
    main();
}

// 模拟业务主函数
function main() {
    var_dump('Process Running');
    // 业务执行结束后回收memcached
    // $memcached->delete("flag");
}

这里需要注意的是:
1.memcached的过期时间不可少于程序运行的实际时间,因此建议稍微长一点,逻辑执行结束后进行回收;
2.在非阻塞模型中,若状态被判定为false,应该将进程中止或block,避免业务逻辑的继续执行;
3.在实际应用中,设置一个重试时间很有必要,这样可以很大程度上减少针对memcached的大量I/O并发,减轻服务器压力;

下次讨论SQL的锁及其应用.