Redis之利用锁机制来防止缓存过时产生的惊群现象

首先，所谓的缓存过时引发的“惊群”现象是指，在大并发状况下，咱们一般会用缓存来给数据库分压，可是会有这么一种状况发生，那就是当一个缓存数据失效以后会致使同时有多个并发线程去向后端数据库发起请求去获取同一个数据，这样若是在一段时间内同时生成了大量的缓存，而后在另一段时间内又有大量的缓存失效，这样就会致使后端数据库的压力忽然增大，这种现象就能够称为“缓存过时产生的惊群现象”！

如下代码的思路，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 $config
     * @return redis操做类对象
     */
    public static function getInstance($config = array())
    {
        if (!(self::$_instance instanceof self)) {
            self::$_instance = new self ($config);
        }
        return self::$_instance;
    }

    /**
     * 获取缓存
     * @param $key string $name
     * @return array,object,number,string,boolean
     * @desc 此方法使用了锁机制来防止防止缓存过时时所产生的惊群现象，保证只有一个进程不获取数据，能够更新，其余进程仍然获取过时数据
     */
    public function getByLock($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 $ttl 过时时间，若是不设置，则使用默认时间，若是为 infinity 则为永久保存
     * @return bool
     * @desc 此方法存储的数据会自动加入一些其余数据来避免惊群现象，如需保存原始数据，请使用 set
     */
    public function setByLock($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; //增长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有很是多的操做方法，咱们只封装了一部分
     * 拿着这个对象就能够直接调用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，设置数据的过时时间比实际设置的过时时间多300秒，而后存储的数据中，经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，另一个键用来存放数据的真实过时时间，这个留到后期获取数据的时候作校验，而后把对应这个数据的“锁”删除掉。

这里这么作的缘由和读取数据的作法相关！

而后，在读取数据的时候，依然像平时同样直接读取，若是数据已经超过了有效期（注意：这里的有效期并不是设置的有效期，而是更该以后的有效期），那么就只能去读后端数据库。若是数据依然有效，则须要去判断，判断数据“在真正的有效期内是否失效”，若是没有失效，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”，那么这时就须要去判断“数据的锁”！

经过代码“$lock = $this->redis->incr($key . ".lock");”能够获取数据的锁，“$lock === 1”表示数据没有锁，那么这一次请求须要发送到后端数据库去读取最新的数据，不然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，须要等到前面的那个线程执行结束，可是此次读取就只能读取“旧的数据”了！

经过上面的解释也就明白，为何在存储数据的时候须要“删除数据的锁”！由于一旦数据被从新存储，那么说明已经有一个线程去后端获得了最新的数据，那么该数据的锁就能够释放，而后下一个线程在获取数据的时候若是有须要就能够获得这个锁，而后才有权限进入到后端去读取新数据！