Redis 利用锁机制来防止缓存过期产生的惊群现象-转载自 http://my.oschina.net/u/1156660/blog/360552

Posted 2020-06-25 si812cn

首先，所谓的缓存过期引起的“惊群”现象是指，在大并发情况下，我们通常会用缓存来给数据库分压，但是会有这么一种情况发生，那就是在一定时间 内生成大量的缓存，然后当缓存到期之后又有大量的缓存失效，导致后端数据库的压力突然增大，这种现象就可以称为“缓存过期产生的惊群现象”！

以下代码的思路，就是利用“锁机制”来防止惊群现象。先看代码：

class KomaRedis{
  private $redis; //redis对象
  private static $_instance = null;
  private function __construct($config = array())
  {
    if (empty($config)) {
      return false;
    }
    $this->redis = new Redis();
    $this->redis->connect($config[‘server‘], $config[‘port‘]);
    return $this->redis;
  }
  /**
   * @param array $config
   * @return redis操作类对象
   */
  public static function getInstance($config = array())
  {
    if (!(self::$_instance instanceof self)) {
      self::$_instance = new self ($config);
    }
    return self::$_instance;
  }
  /**
   * 获取缓存
   * @param $key string $name
   * @return array,object,number,string,boolean
   * @desc 此方法使用了锁机制来防止防止缓存过期时所产生的惊群现象，保证只有一个进程不获取数据，可以更新，其他进程仍然获取过期数据
   */
  public function getByLock($key)
  {
    $sth = $this->redis->get($key);
    if ($sth === false) {
      return $sth;
    } else {
      $sth = json_decode($sth, TRUE);
      if (intval($sth[‘expire‘]) <= time()) {
        $lock = $this->redis->incr($key . ".lock");
        if ($lock === 1) {
          return false;
        } else {
          return $sth[‘data‘];
        }
      } else {
        return $sth[‘data‘];
      }
    }
  }
  /**
   * 设置缓存
   * @param $key string $name 缓存键
   * @param $value $string ,array,object,number,boolean $value 缓存值
   * @param null $ttl $string ,number $ttl 过期时间，如果不设置，则使用默认时间，如果为 infinity 则为永久保存
   * @return bool
   * @desc 此方法存储的数据会自动加入一些其他数据来避免惊群现象，如需保存原始数据，请使用 set
   */
  public function setByLock($key, $value, $ttl = null)
  {
    if (is_numeric($ttl) && intval($ttl) > 0) {
      $ttl = intval($ttl);
      $exp = time() + $ttl;
      $arg = array("data" => $value, "expire" => $exp);
    } else {
      $ttl = 300;
      $exp = time() + $ttl;
    }
    empty($ttl) OR $ttl += 300; //增加redis缓存时间，使程序有足够的时间生成缓存
    $arg = array("data" => $value, "expire" => $exp);
    $rs = $this->redis->setex($key, $ttl, json_encode($arg, TRUE));
    $this->redis->del($key . ".lock");
    return $rs;
  }
  /**
   * 返回redis对象
   * redis有非常多的操作方法，我们只封装了一部分
   * 拿着这个对象就可以直接调用redis自身方法
   */
  public function redis()
  {
    return $this->redis;
  }
}

原理就是：

首先，在存储数据的时候，设置数据的过期时间比实际设置的过期时间多300秒，然后存储的数据中，通过一个数组来存储数据，数组中一个键用来存放真实的数据，另外一个键用来存放数据的真实过期时间，这个留到后期获取数据的时候做校验，然后把对应这个数据的“锁”删除掉。

这里这么做的原因和读取数据的做法相关！

然后，在读取数据的时候，依然像平时一样直接读取，如果数据已经超过了有效期（注意：这里的有效期并非设置的有效期，而是更该之后的有效期）， 那么就只能去读后端数据库。如果数据依然有效，则需要去判断，判断数据“在真正的有效期内是否失效”，如果没有失效，则直接返回数据！

重点是，假如数据“在伪造的有效期内没有失效，而在真正的有效期内已经失效”，那么这时就需要去判断“数据的锁”！

通过代码“$lock = $this->redis->incr($key . ".lock");”可以获取数据的锁，“$lock === 1”表示数据没有锁，那么这一次请求需要发送到后端数据库去读取最新的数据，否则的话表示该数据已经加了锁，也就是已经有一个线程去后端读取数据了，那么 后来的线程也就没有权限再去后端取数据，需要等到前面的那个线程执行结束，但是这次读取就只能读取“旧的数据”了！

通过上面的解释也就明白，为什么在存储数据的时候需要“删除数据的锁”！因为一旦数据被重新存储，那么说明已经有一个线程去后端得到了最新的数据，那么该数据的锁就可以释放，然后下一个线程在获取数据的时候就可以得到这个锁，然后有权限进入到后端去读取新数据！