如何解決PHP高并發(fā)問題

這篇“如何解決PHP高并發(fā)問題”文章的知識(shí)點(diǎn)大部分人都不太理解，所以小編給大家總結(jié)了以下內(nèi)容，內(nèi)容詳細(xì)，步驟清晰，具有一定的借鑒價(jià)值，希望大家閱讀完這篇文章能有所收獲，下面我們一起來看看這篇“如何解決PHP高并發(fā)問題”文章吧。

秒殺會(huì)產(chǎn)生一個(gè)瞬間的高并發(fā)，使用數(shù)據(jù)庫會(huì)增加數(shù)據(jù)庫的訪問壓力，也會(huì)降低訪問速度，所以我們應(yīng)該使用緩存，來降低數(shù)據(jù)庫的訪問壓力；

可以看出這里的操作和原來的下單是不一樣的：產(chǎn)生的秒殺預(yù)訂單不會(huì)馬上寫入數(shù)據(jù)庫，會(huì)先寫入緩存，等用戶支付成功時(shí)，修改狀態(tài)，寫入數(shù)據(jù)庫。
?
假設(shè)num是存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中的字段，保存了被秒殺產(chǎn)品的剩余數(shù)量。

if($num > 0){
  //用戶搶購成功，記錄用戶信息
  $num--;
}

假設(shè)在一個(gè)并發(fā)量較高的場景，數(shù)據(jù)庫中num的值為1時(shí)，可能同時(shí)會(huì)有多個(gè)進(jìn)程讀取到num為1，程序判斷符合條件，搶購成功，num減一。

這樣會(huì)導(dǎo)致商品超發(fā)的情況，本來只有10件可以搶購的商品，可能會(huì)有超過10個(gè)人搶到，此時(shí)num在搶購?fù)瓿芍鬄樨?fù)值。

解決該問題的方案由很多，可以簡單分為基于mysql和redis的解決方案，redis的性能要由于mysql，因此可以承載更高的并發(fā)量，不過下面介紹的方案都是基于單臺(tái)mysql和redis的，更高的并發(fā)量需要分布式的解決方案，本文沒有涉及。

一、基于mysql的解決方案

商品表 goods

CREATE TABLE `goods` (
 `id` int(11) NOT NULL,
 `num` int(11) DEFAULT NULL,
 `version` int(11) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8

搶購結(jié)果表 log

CREATE TABLE `log` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `good_id` int(11) DEFAULT NULL,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8

①悲觀鎖

悲觀鎖的方案采用的是排他讀，也就是同時(shí)只能有一個(gè)進(jìn)程讀取到num的值。事務(wù)在提交或回滾之后，鎖會(huì)釋放，其他的進(jìn)程才能讀取。

該方案最簡單易懂，在對性能要求不高時(shí)，可以直接采用該方案。要注意的是，SELECT … FOR UPDATE要盡可能的使用索引，以便鎖定盡可能少的行數(shù)；

排他鎖是在事務(wù)執(zhí)行結(jié)束之后才釋放的，不是讀取完成之后就釋放，因此使用的事務(wù)應(yīng)該盡可能的早些提交或回滾，以便早些釋放排它鎖。

$this->mysqli->begin_transaction();
$result = $this->mysqli->query("SELECT num FROM goods WHERE id=1 LIMIT 1 FOR UPDATE");
$row = $result->fetch_assoc();
$num = intval($row['num']);
if($num > 0){
  usleep(100);
  $this->mysqli->query("UPDATE goods SET num=num-1");
  $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
  if($affected_rows == 1){
    $this->mysqli->query("INSERT INTO log(good_id) VALUES({$num})");
    $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
    if($affected_rows == 1){
      $this->mysqli->commit();
      echo "success:".$num;
    }else{
      $this->mysqli->rollback();
      echo "fail1:".$num;
    }
  }else{
    $this->mysqli->rollback();
    echo "fail2:".$num;
  }
}else{
  $this->mysqli->commit();
  echo "fail3:".$num;
}

②樂觀鎖

樂觀鎖的方案在讀取數(shù)據(jù)是并沒有加排他鎖，而是通過一個(gè)每次更新都會(huì)自增的version字段來解決，多個(gè)進(jìn)程讀取到相同num，然后都能更新成功的問題。在每個(gè)進(jìn)程讀取num的同時(shí)，也讀取version的值，并且在更新num的同時(shí)也更新version，并在更新時(shí)加上對version的等值判斷。

假設(shè)有10個(gè)進(jìn)程都讀取到了num的值為1，version值為9，則這10個(gè)進(jìn)程執(zhí)行的更新語句都是UPDATE goods SET num=num-1,version=version+1 WHERE version=9，

然而當(dāng)其中一個(gè)進(jìn)程執(zhí)行成功之后，數(shù)據(jù)庫中version的值就會(huì)變?yōu)?0，剩余的9個(gè)進(jìn)程都不會(huì)執(zhí)行成功，這樣保證了商品不會(huì)超發(fā)，num的值不會(huì)小于0，但這也導(dǎo)致了一個(gè)問題，那就是發(fā)出搶購請求較早的用戶可能搶不到，反而被后來的請求搶到了。

$result = $this->mysqli->query("SELECT num,version FROM goods WHERE id=1 LIMIT 1");
$row = $result->fetch_assoc();
$num = intval($row['num']);
$version = intval($row['version']);
if($num > 0){
  usleep(100);
  $this->mysqli->begin_transaction();
  $this->mysqli->query("UPDATE goods SET num=num-1,version=version+1 WHERE version={$version}");
  $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
  if($affected_rows == 1){
    $this->mysqli->query("INSERT INTO log(good_id) VALUES({$num})");
    $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
    if($affected_rows == 1){
      $this->mysqli->commit();
      echo "success:".$num;
    }else{
      $this->mysqli->rollback();
      echo "fail1:".$num;
    }
  }else{
    $this->mysqli->rollback();
    echo "fail2:".$num;
  }
}else{
  echo "fail3:".$num;
}

③where條件（原子操作）

悲觀鎖的方案保證了數(shù)據(jù)庫中num的值在同一時(shí)間只能被一個(gè)進(jìn)程讀取并處理，也就是并發(fā)的讀取進(jìn)程到這里要排隊(duì)依次執(zhí)行。

樂觀鎖的方案雖然num的值可以被多個(gè)進(jìn)程同時(shí)讀取到，但是更新操作中version的等值判斷可以保證并發(fā)的更新操作在同一時(shí)間只能有一個(gè)更新成功。

還有一種更簡單的方案，只在更新操作時(shí)加上num>0的條件限制即可。通過where條件限制的方案雖然看似和樂觀鎖方案類似，都能夠防止超發(fā)問題的出現(xiàn)，但在num較大時(shí)的表現(xiàn)還是有很大區(qū)別的。

假如此時(shí)num為10，同時(shí)有5個(gè)進(jìn)程讀取到了num=10，對于樂觀鎖的方案由于version字段的等值判斷，這5個(gè)進(jìn)程只會(huì)有一個(gè)更新成功，這5個(gè)進(jìn)程執(zhí)行完成之后num為9；

對于where條件判斷的方案，只要num>0都能夠更新成功，這5個(gè)進(jìn)程執(zhí)行完成之后num為5。

$result = $this->mysqli->query("SELECT num FROM goods WHERE id=1 LIMIT 1");
$row = $result->fetch_assoc();
$num = intval($row['num']);
if($num > 0){
  usleep(100);
  $this->mysqli->begin_transaction();
  $this->mysqli->query("UPDATE goods SET num=num-1 WHERE num>0");
  $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
  if($affected_rows == 1){
    $this->mysqli->query("INSERT INTO log(good_id) VALUES({$num})");
    $affected_rows = $this->mysqli->affected_rows;
    if($affected_rows == 1){
      $this->mysqli->commit();
      echo "success:".$num;
    }else{
      $this->mysqli->rollback();
      echo "fail1:".$num;
    }
  }else{
    $this->mysqli->rollback();
    echo "fail2:".$num;
  }
}else{
  echo "fail3:".$num;
}

二、基于redis的解決方案

①基于watch的樂觀鎖方案

watch用于監(jiān)視一個(gè)(或多個(gè)) key ，如果在事務(wù)執(zhí)行之前這個(gè)(或這些) key 被其他命令所改動(dòng)，那么事務(wù)將被打斷。

這種方案跟mysql中的樂觀鎖方案類似，具體表現(xiàn)也是一樣的。

$num = $this->redis->get('num');
if($num > 0) {
  $this->redis->watch('num');
  usleep(100);
  $res = $this->redis->multi()->decr('num')->lPush('result',$num)->exec();
  if($res == false){
    echo "fail1";
  }else{
    echo "success:".$num;
  }
}else{
  echo "fail2";
}

②基于list的隊(duì)列方案

基于隊(duì)列的方案利用了redis出隊(duì)操作的原子性，搶購開始之前首先將商品編號(hào)放入響應(yīng)的隊(duì)列中，在搶購時(shí)依次從隊(duì)列中彈出操作，這樣可以保證每個(gè)商品只能被一個(gè)進(jìn)程獲取并操作，不存在超發(fā)的情況。

該方案的優(yōu)點(diǎn)是理解和實(shí)現(xiàn)起來都比較簡單，缺點(diǎn)是當(dāng)商品數(shù)量較多是，需要將大量的數(shù)據(jù)存入到隊(duì)列中，并且不同的商品需要存入到不同的消息隊(duì)列中。

public function init(){
  $this->redis->del('goods');
  for($i=1;$i<=10;$i++){
    $this->redis->lPush('goods',$i);
  }
  $this->redis->del('result');
  echo 'init done';
}
public function run(){
  $goods_id = $this->redis->rPop('goods');
  usleep(100);
  if($goods_id == false) {
    echo "fail1";
  }else{
    $res = $this->redis->lPush('result',$goods_id);
    if($res == false){
      echo "writelog:".$goods_id;
    }else{
      echo "success".$goods_id;
    }
  }
}

③基于decr返回值的方案

如果我們將剩余量num設(shè)置為一個(gè)鍵值類型，每次先get之后判斷，然后再decr是不能解決超發(fā)問題的。

但是redis中的decr操作會(huì)返回執(zhí)行后的結(jié)果，可以解決超發(fā)問題。我們首先get到num的值進(jìn)行第一步判斷，避免每次都去更新num的值，然后再對num執(zhí)行decr操作，并判斷decr的返回值，如果返回值不小于0，這說明decr之前是大于0的，用戶搶購成功。

public function run(){
  $num = $this->redis->get('num');
  if($num > 0) {
    usleep(100);
    $retNum = $this->redis->decr('num');
    if($retNum >= 0){
      $res = $this->redis->lPush('result',$retNum);
      if($res == false){
        echo "writeLog:".$retNum;
      }else{
        echo "success:".$retNum;
      }
    }else{
      echo "fail1";
    }
  }else{
    echo "fail2";
  }
}

④基于setnx的排它鎖方案

redis沒有像mysql中的排它鎖，但是可以通過一些方式實(shí)現(xiàn)排它鎖的功能，就類似php使用文件鎖實(shí)現(xiàn)排它鎖一樣。

setnx實(shí)現(xiàn)了exists和set兩個(gè)指令的功能，若給定的key已存在，則setnx不做任何動(dòng)作，返回0；若key不存在，則執(zhí)行類似set的操作，返回1。

我們設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間timeout，每隔一定時(shí)間嘗試setnx操作，如果設(shè)置成功就是獲得了相應(yīng)的鎖，執(zhí)行num的decr操作，操作完成刪除相應(yīng)的key，模擬釋放鎖的操作。

public function run(){
  do {
    $res = $this->redis->setnx("numKey",1);
    $this->timeout -= 100;
    usleep(100);
  }while($res == 0 && $this->timeout>0);
  if($res == 0){
    echo 'fail1';
  }else{
    $num = $this->redis->get('num');
    if($num > 0) {
      $this->redis->decr('num');
      usleep(100);
      $res = $this->redis->lPush('result',$num);
      if($res == false){
        echo "fail2";
      }else{
        echo "success:".$num;
      }
    }else{
      echo "fail3";
    }
    $this->redis->del("numKey");
  }
}

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