PHP高并發問題如何解決

PHP高并發問題如何解決？很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

重啟與過載保護

如果系統發生“雪崩”，貿然重啟服務，是無法解決問題的。最常見的現象是，啟動起來后，立刻掛掉。這個時候，最好在入口層將流量拒絕，然后再將重啟。如果是redis/memcache這種服務也掛了，重啟的時候需要注意“預熱”，并且很可能需要比較長的時間。

秒殺和搶購的場景，流量往往是超乎我們系統的準備和想象的。這個時候，過載保護是必要的。如果檢測到系統滿負載狀態，拒絕請求也是一種保護措施。在前端設置過濾是最簡單的方式，但是，這種做法是被用戶“千夫所指”的行為。更合適一點的是，將過載保護設置在CGI入口層，快速將客戶的直接請求返回

高并發下的數據安全

我們知道在多線程寫入同一個文件的時候，會存現“線程安全”的問題（多個線程同時運行同一段代碼，如果每次運行結果和單線程運行的結果是一樣的，結果和預期相同，就是線程安全的）。如果是MySQL數據庫，可以使用它自帶的鎖機制很好的解決問題，但是，在大規模并發的場景中，是不推薦使用MySQL的。秒殺和搶購的場景中，還有另外一個問題，就是“超發”，如果在這方面控制不慎，會產生發送過多的情況。我們也曾經聽說過，某些電商搞搶購活動，買家成功拍下后，商家卻不承認訂單有效，拒絕發貨。這里的問題，也許并不一定是商家奸詐，而是系統技術層面存在超發風險導致的。

1. 超發的原因

假設某個搶購場景中，我們一共只有100個商品，在最后一刻，我們已經消耗了99個商品，僅剩最后一個。這個時候，系統發來多個并發請求，這批請求讀取到的商品余量都是99個，然后都通過了這一個余量判斷，最終導致超發。（同文章前面說的場景）

在上面的這個圖中，就導致了并發用戶B也“搶購成功”，多讓一個人獲得了商品。這種場景，在高并發的情況下非常容易出現。

優化方案1：將庫存字段number字段設為unsigned，當庫存為0時，因為字段不能為負數，將會返回false

 <?php
 //優化方案1：將庫存字段number字段設為unsigned，當庫存為0時，因為字段不能為負數，將會返回false
 include('./mysql.php');
 $username = 'wang'.rand(0,1000);
 //生成唯一訂單
 function build_order_no(){
   return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
 }
 //記錄日志
 function insertLog($event,$type=0,$username){
     global $conn;
     $sql="insert into ih_log(event,type,usernma)
     values('$event','$type','$username')";
     return mysqli_query($conn,$sql);
 }
 function insertOrder($order_sn,$user_id,$goods_id,$sku_id,$price,$username,$number)
 {
       global $conn;
       $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price,username,number)
       values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price','$username','$number')";
      return  mysqli_query($conn,$sql);
 }
 //模擬下單操作
 //庫存是否大于0
 $sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' ";
 $rs=mysqli_query($conn,$sql);
 $row = $rs->fetch_assoc();
   if($row['number']>0){//高并發下會導致超賣
       if($row['number']<$number){
         return insertLog('庫存不夠',3,$username);
       }
       $order_sn=build_order_no();
       //庫存減少
       $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id' and number>0";
       $store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
       if($store_rs){
           //生成訂單
           insertOrder($order_sn,$user_id,$goods_id,$sku_id,$price,$username,$number);
           insertLog('庫存減少成功',1,$username);
       }else{
           insertLog('庫存減少失敗',2,$username);
       }
   }else{
       insertLog('庫存不夠',3,$username);
   }
 ?>

2. 悲觀鎖思路

解決線程安全的思路很多，可以從“悲觀鎖”的方向開始討論。

悲觀鎖，也就是在修改數據的時候，采用鎖定狀態，排斥外部請求的修改。遇到加鎖的狀態，就必須等待。

雖然上述的方案的確解決了線程安全的問題，但是，別忘記，我們的場景是“高并發”。也就是說，會很多這樣的修改請求，每個請求都需要等待“鎖”，某些線程可能永遠都沒有機會搶到這個“鎖”，這種請求就會死在那里。同時，這種請求會很多，瞬間增大系統的平均響應時間，結果是可用連接數被耗盡，系統陷入異常。

優化方案2：使用MySQL的事務，鎖住操作的行

 <?php
 //優化方案2：使用MySQL的事務，鎖住操作的行
 include('./mysql.php');
 //生成唯一訂單號
 function build_order_no(){
   return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
 }
 //記錄日志
 function insertLog($event,$type=0){
     global $conn;
     $sql="insert into ih_log(event,type)
     values('$event','$type')";
     mysqli_query($conn,$sql);
 }
 //模擬下單操作
 //庫存是否大于0
 mysqli_query($conn,"BEGIN");  //開始事務
 $sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' FOR UPDATE";//此時這條記錄被鎖住,其它事務必須等待此次事務提交后才能執行
 $rs=mysqli_query($conn,$sql);
 $row=$rs->fetch_assoc();
 if($row['number']>0){
     //生成訂單
     $order_sn=build_order_no();
     $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)
     values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')";
     $order_rs=mysqli_query($conn,$sql);
     //庫存減少
     $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
     $store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
     if($store_rs){
       echo '庫存減少成功';
         insertLog('庫存減少成功');
         mysqli_query($conn,"COMMIT");//事務提交即解鎖
     }else{
       echo '庫存減少失敗';
         insertLog('庫存減少失敗');
     }
 }else{
   echo '庫存不夠';
     insertLog('庫存不夠');
     mysqli_query($conn,"ROLLBACK");
 }
 ?>

3. FIFO隊列思路

那好，那么我們稍微修改一下上面的場景，我們直接將請求放入隊列中的，采用FIFO（First Input First Output，先進先出），這樣的話，我們就不會導致某些請求永遠獲取不到鎖。看到這里，是不是有點強行將多線程變成單線程的感覺哈。

然后，我們現在解決了鎖的問題，全部請求采用“先進先出”的隊列方式來處理。那么新的問題來了，高并發的場景下，因為請求很多，很可能一瞬間將隊列內存“撐爆”，然后系統又陷入到了異常狀態。或者設計一個極大的內存隊列，也是一種方案，但是，系統處理完一個隊列內請求的速度根本無法和瘋狂涌入隊列中的數目相比。也就是說，隊列內的請求會越積累越多，最終Web系統平均響應時候還是會大幅下降，系統還是陷入異常。

4. 文件鎖的思路
   對于日IP不高或者說并發數不是很大的應用，一般不用考慮這些！用一般的文件操作方法完全沒有問題。但如果并發高，在我們對文件進行讀寫操作時，很有可能多個進程對進一文件進行操作，如果這時不對文件的訪問進行相應的獨占，就容易造成數據丟失

優化方案4：使用非阻塞的文件排他鎖

 <?php
 //優化方案4：使用非阻塞的文件排他鎖
 include ('./mysql.php');
 //生成唯一訂單號
 function build_order_no(){
   return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
 }
 //記錄日志
 function insertLog($event,$type=0){
     global $conn;
     $sql="insert into ih_log(event,type)
     values('$event','$type')";
     mysqli_query($conn,$sql);
 }
 $fp = fopen("lock.txt", "w+");
 if(!flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)){
     echo "系統繁忙，請稍后再試";
     return;
 }
 //下單
 $sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";
 $rs =  mysqli_query($conn,$sql);
 $row = $rs->fetch_assoc();
 if($row['number']>0){//庫存是否大于0
     //模擬下單操作
     $order_sn=build_order_no();
     $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)
     values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')";
     $order_rs =  mysqli_query($conn,$sql);
     //庫存減少
     $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
     $store_rs =  mysqli_query($conn,$sql);
     if($store_rs){
       echo '庫存減少成功';
         insertLog('庫存減少成功');
         flock($fp,LOCK_UN);//釋放鎖
     }else{
       echo '庫存減少失敗';
         insertLog('庫存減少失敗');
     }
 }else{
   echo '庫存不夠';
     insertLog('庫存不夠');
 }
 fclose($fp);
  ?>

 <?php
 //優化方案4：使用非阻塞的文件排他鎖
 include ('./mysql.php');
 //生成唯一訂單號
 function build_order_no(){
   return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
 }
 //記錄日志
 function insertLog($event,$type=0){
     global $conn;
     $sql="insert into ih_log(event,type)
     values('$event','$type')";
     mysqli_query($conn,$sql);
 }
 $fp = fopen("lock.txt", "w+");
 if(!flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)){
     echo "系統繁忙，請稍后再試";
     return;
 }
 //下單
 $sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";
 $rs =  mysqli_query($conn,$sql);
 $row = $rs->fetch_assoc();
 if($row['number']>0){//庫存是否大于0
     //模擬下單操作
     $order_sn=build_order_no();
     $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)
     values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')";
     $order_rs =  mysqli_query($conn,$sql);
     //庫存減少
     $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
     $store_rs =  mysqli_query($conn,$sql);
     if($store_rs){
       echo '庫存減少成功';
         insertLog('庫存減少成功');
         flock($fp,LOCK_UN);//釋放鎖
     }else{
       echo '庫存減少失敗';
         insertLog('庫存減少失敗');
     }
 }else{
   echo '庫存不夠';
     insertLog('庫存不夠');
 }
 fclose($fp);
  ?>

5. 樂觀鎖思路

這個時候，我們就可以討論一下“樂觀鎖”的思路了。樂觀鎖，是相對于“悲觀鎖”采用更為寬松的加鎖機制，大都是采用帶版本號（Version）更新。實現就是，這個數據所有請求都有資格去修改，但會獲得一個該數據的版本號，只有版本號符合的才能更新成功，其他的返回搶購失敗。這樣的話，我們就不需要考慮隊列的問題，不過，它會增大CPU的計算開銷。但是，綜合來說，這是一個比較好的解決方案。

有很多軟件和服務都“樂觀鎖”功能的支持，例如Redis中的watch就是其中之一。通過這個實現，我們保證了數據的安全。

優化方案5：Redis中的watch

 <?php
 $redis = new redis();
  $result = $redis->connect('127.0.0.1', 6379);
  echo $mywatchkey = $redis->get("mywatchkey");
 /*
   //插入搶購數據
  if($mywatchkey>0)
  {
      $redis->watch("mywatchkey");
   //啟動一個新的事務。
     $redis->multi();
    $redis->set("mywatchkey",$mywatchkey-1);
    $result = $redis->exec();
    if($result) {
       $redis->hSet("watchkeylist","user_".mt_rand(1,99999),time());
       $watchkeylist = $redis->hGetAll("watchkeylist");
         echo "搶購成功！<br/>";
         $re = $mywatchkey - 1;  
         echo "剩余數量：".$re."<br/>";
         echo "用戶列表：<pre>";
         print_r($watchkeylist);
    }else{
       echo "手氣不好，再搶購！";exit;
    } 
  }else{
      // $redis->hSet("watchkeylist","user_".mt_rand(1,99999),"12");
      //  $watchkeylist = $redis->hGetAll("watchkeylist");
         echo "fail！<br/>";   
         echo ".no result<br/>";
         echo "用戶列表：<pre>";
       //  var_dump($watchkeylist); 
  }*/
 $rob_total = 100;   //搶購數量
 if($mywatchkey<=$rob_total){
     $redis->watch("mywatchkey");
     $redis->multi(); //在當前連接上啟動一個新的事務。
     //插入搶購數據
     $redis->set("mywatchkey",$mywatchkey+1);
     $rob_result = $redis->exec();
     if($rob_result){
          $redis->hSet("watchkeylist","user_".mt_rand(1, 9999),$mywatchkey);
         $mywatchlist = $redis->hGetAll("watchkeylist");
         echo "搶購成功！<br/>";
       
         echo "剩余數量：".($rob_total-$mywatchkey-1)."<br/>";
         echo "用戶列表：<pre>";
         var_dump($mywatchlist);
     }else{
           $redis->hSet("watchkeylist","user_".mt_rand(1, 9999),'meiqiangdao');
         echo "手氣不好，再搶購！";exit;
     }
 }
 ?>

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