基于PHP+Redis实现分布式锁

在高并发、分布式系统环境下,为了保证资源在同一时间只能被一个进程访问（例如数据库操作、文件读写等）,分布式锁是一种常用的解决策略,本文给大家介绍了基于PHP+Redis实现分布式锁,需要的朋友可以参考下

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SETNX、EXPIRE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SETNX）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

运行环境：php 7.3.4+phpredis扩展 4.3.0+redis windows客户端 3.2.100phpredis扩展文档简单了解lua脚本

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：

$redis = new \Redis();$redis->connect('127.0.0.1',6379);$result = $redis->setNx('key','val');if ($result) {$redis->expire('key',30);}

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：

$redis = new \Redis();$redis->connect('127.0.0.1',6379);$luaScript = <<<LUA           if redis.call("setnx", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then               redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[2])               return true           end           return falseLUA;$result = $redis>eval($luaScript,[ $this->lockKey, $this->requestId, $this->expireTime ],1);

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 $argslua脚本字符串中KEYS和ARGV的对应值，按顺序对应（可选值）?int num_keyslua脚本字符串中KEYS的数量，写了几个KEYS就传几个（可选值）

官方文档eval方法说明:

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

输出结果

以下是完整的实现代码：

RedisDistributedLock.php

<?php class RedisDistributedLock {    private $redis;    private $lockKey;    private $requestId;    private $expireTime;    /**     * @param string $lockKey    加锁的key     * @param int    $expireTime 锁的有效期（单位：秒）     */    public function __construct(string $lockKey, $expireTime = 30)     {        $redis = new \Redis();        $redis->connect('127.0.0.1',6379);        $this->redis      = $redis;        $this->lockKey    = $lockKey;        $this->expireTime = $expireTime;        $this->requestId  = uniqid(); // 生成唯一请求ID    }    /**     * 尝试获取锁，并在指定次数内进行重试     *     * @param int $maxRetries 最大重试次数，默认为3次     * @param int $retryDelay 两次重试之间的延迟时间（单位：毫秒）     * @return bool 是否成功获取锁     */    public function acquireLock(int $maxRetries = 3, int $retryDelay = 50): bool    {                for ($attempt = 1; $attempt <= $maxRetries; $attempt++) {            if ($this->acquireLockOnce()) {                return true;            }            usleep($retryDelay * 1000);        }        return false;    }    /**     * 进行加锁     * @return bool 加锁是否成功     */    private function acquireLockOnce(): bool     {        $luaScript = <<<LUA            if redis.call("setnx", KEYS[1], ARGV[1]) == 1 then                redis.call("expire", KEYS[1], ARGV[2])                return true            end            return falseLUA;        $result = $this->redis->eval(            $luaScript,            [ $this->lockKey, $this->requestId, $this->expireTime ],            1        );        return (bool)$result;    }    /**     * 释放锁     * @return bool     */    public function releaseLock(): bool    {        $luaScript = <<<LUA        if redis.call("get", KEYS[1]) == ARGV[1] then            return redis.call("del", KEYS[1])        else            return 0        endLUA;        $result = $this->redis->eval(            $luaScript,            [ $this->lockKey, $this->requestId ],            1        );        return (bool)$result;    }}?>

index.php

<?phpinclude 'RedisDistributedLock.php';function task() {    $lockKey = 'task_1';    $handler = new RedisDistributedLock($lockKey);    $startTime = time();    if ($handler->acquireLock(4)) {        //@TODO 加锁成功后执行具体的业务逻辑        echo '加锁成功 开始执行加锁逻辑的时间：'.date('Y-m-d H:i:s',$startTime);        echo "\r\n";        echo '锁定到：'.date('Y-m-d H:i:s',time() + 15);        sleep(15);        $handler->releaseLock();        echo "\r\n";        echo '---15s后已释放锁---';    } else {        echo '加锁失败：'.date('Y-m-d H:i:s',$startTime);        return false;    }}task();?>

执行结果如下：