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php中并發(fā)讀寫文件沖突的解決方案

更新時(shí)間：2013年10月25日 09:27:21 作者：

在這里提供4種高并發(fā)讀寫文件的方案，各有優(yōu)點(diǎn)，可以根據(jù)自己的情況解決php并發(fā)讀寫文件沖突的問題。

對于日IP不高或者說并發(fā)數(shù)不是很大的應(yīng)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(fā)高，在我們對文件進(jìn)行讀寫操作時(shí)，很有可能多個(gè)進(jìn)程對進(jìn)一文件進(jìn)行操作，如果這時(shí)不對文件的訪問進(jìn)行相應(yīng)的獨(dú)占，就容易造成數(shù)據(jù)丟失。
例如：一個(gè)在線聊天室（這里假定把聊天內(nèi)容寫入文件），在同一時(shí)刻，用戶A和用戶B都要操作數(shù)據(jù)保存文件，首先是A打開了文件，然后更新里面的數(shù)據(jù)，但這里B也正好也打開了同一個(gè)文件，也準(zhǔn)備更新里面的數(shù)據(jù)。當(dāng)A把寫好的文件保存時(shí)，這里其實(shí)B已經(jīng)打開了文件。但當(dāng)B再把文件保存回去時(shí)，這里已經(jīng)造成了數(shù)據(jù)的丟失，因?yàn)檫@里B用戶完全不知道它所打開的文件在它對其進(jìn)行更改時(shí)，A用戶也更改了這個(gè)文件，所以最后B用戶保存更改時(shí)，用戶A的更新就被會(huì)丟失。
對于這樣的問題，一般的解決方案時(shí)當(dāng)一進(jìn)程對文件進(jìn)行操作時(shí)，首先對其它進(jìn)行加鎖，意味著這里只有該進(jìn)程有權(quán)對文件進(jìn)行讀取，其它進(jìn)程如果現(xiàn)在讀，是完全沒有問題，但如果這時(shí)有進(jìn)程試圖想對其進(jìn)行更新，會(huì)遭到操作拒絕，先前對文件進(jìn)行加鎖的進(jìn)程這時(shí)如果對文件的更新操作完畢，這就釋放獨(dú)占的標(biāo)識，這時(shí)文件又恢復(fù)到了可更改的狀態(tài)。接下來同理，如果那個(gè)進(jìn)程在操作文件時(shí)，文件沒有加鎖，這時(shí)，它就可以放心大膽的對文件進(jìn)行鎖定，獨(dú)自享用。
一般的方案會(huì)是：

復(fù)制代碼代碼如下:

$fp=fopen('/tmp/lock.txt','w+');
if (flock($fp,LOCK_EX)){
    fwrite($fp,"Write something here\n");
    flock($fp,LOCK_UN);
}else{
    echo 'Couldn\'t lock the file !';
}
fclose($fp);

但在PHP中，flock似乎工作的不是那么好！在多并發(fā)情況下，似乎是經(jīng)常獨(dú)占資源，不即時(shí)釋放，或者是根本不釋放，造成死鎖，從而使服務(wù)器的cpu占用很高，甚至有時(shí)候會(huì)讓服務(wù)器徹底死掉。好像在很多l(xiāng)inux/unix系統(tǒng)中，都會(huì)有這樣的情況發(fā)生。所以使用flock之前，一定要慎重考慮。
那么就沒有解決方案了嗎？其實(shí)也不是這樣的。如果flock()我們使用得當(dāng)，完全可能解決死鎖的問題。當(dāng)然如果不考慮使用flock()函數(shù)，也同樣會(huì)有很好的解決方案來解決我們的問題。經(jīng)過我個(gè)人的搜集和總結(jié)，大致歸納了解決方案有如下幾種。
方案一：對文件進(jìn)行加鎖時(shí)，設(shè)置一個(gè)超時(shí)時(shí)間。大致實(shí)現(xiàn)如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

if($fp=fopen($fileName,'a')){
 $startTime=microtime();
 do{
  $canWrite=flock($fp,LOCK_EX);
  if(!$canWrite){
   usleep(round(rand(0,100)*1000));
  }
 }while((!$canWrite)&&((microtime()-$startTime)<1000));
 if($canWrite){
  fwrite($fp,$dataToSave);
 }
 fclose($fp);
}

超時(shí)設(shè)置為1ms，如果這里時(shí)間內(nèi)沒有獲得鎖，就反復(fù)獲得，直接獲得到對文件操作權(quán)為止，當(dāng)然。如果超時(shí)限制已到，就必需馬上退出，讓出鎖讓其它進(jìn)程來進(jìn)行操作。

方案二：不使用flock函數(shù)，借用臨時(shí)文件來解決讀寫沖突的問題。大致原理如下：
（1）將需要更新的文件考慮一份到我們的臨時(shí)文件目錄，將文件最后修改時(shí)間保存到一個(gè)變量，并為這個(gè)臨時(shí)文件取一個(gè)隨機(jī)的，不容易重復(fù)的文件名。
（2）當(dāng)對這個(gè)臨時(shí)文件進(jìn)行更新后，再檢測原文件的最后更新時(shí)間和先前所保存的時(shí)間是否一致。
（3）如果最后一次修改時(shí)間一致，就將所修改的臨時(shí)文件重命名到原文件，為了確保文件狀態(tài)同步更新，所以需要清除一下文件狀態(tài)。
（4）但是，如果最后一次修改時(shí)間和先前所保存的一致，這說明在這期間，原文件已經(jīng)被修改過，這時(shí)，需要把臨時(shí)文件刪除，然后返回false,說明文件這時(shí)有其它進(jìn)程在進(jìn)行操作。
實(shí)現(xiàn)代碼如下：

復(fù)制代碼代碼如下:

$dir_fileopen='tmp';
function randomid(){
    return time().substr(md5(microtime()),0,rand(5,12));
}
function cfopen($filename,$mode){
    global $dir_fileopen;
    clearstatcache();
    do{
  $id=md5(randomid(rand(),TRUE));
        $tempfilename=$dir_fileopen.'/'.$id.md5($filename);
    } while(file_exists($tempfilename));
    if(file_exists($filename)){
        $newfile=false;
        copy($filename,$tempfilename);
    }else{
        $newfile=true;
    }
    $fp=fopen($tempfilename,$mode);
    return $fp?array($fp,$filename,$id,@filemtime($filename)):false;
}
function cfwrite($fp,$string){
 return fwrite($fp[0],$string);
}
function cfclose($fp,$debug='off'){
    global $dir_fileopen;
    $success=fclose($fp[0]);
    clearstatcache();
    $tempfilename=$dir_fileopen.'/'.$fp[2].md5($fp[1]);
    if((@filemtime($fp[1])==$fp[3])||($fp[4]==true&&!file_exists($fp[1]))||$fp[5]==true){
        rename($tempfilename,$fp[1]);
    }else{
        unlink($tempfilename);
  //說明有其它進(jìn)程 在操作目標(biāo)文件，當(dāng)前進(jìn)程被拒絕
        $success=false;
    }
    return $success;
}
$fp=cfopen('lock.txt','a+');
cfwrite($fp,"welcome to beijing.\n");
fclose($fp,'on');

對于上面的代碼所使用的函數(shù)，需要說明一下：
（1）rename();重命名一個(gè)文件或一個(gè)目錄，該函數(shù)其實(shí)更像linux里的mv。更新文件或者目錄的路徑或名字很方便。但當(dāng)我在window測試上面代碼時(shí)，如果新文件名已經(jīng)存在，會(huì)給出一個(gè)notice,說當(dāng)前文件已經(jīng)存在。但在linux下工作的很好。
（2）clearstatcache();清除文件的狀態(tài).php將緩存所有文件屬性信息，以提供更高的性能，但有時(shí)，多進(jìn)程在對文件進(jìn)行刪除或者更新操作時(shí)，php沒來得及更新緩存里的文件屬性，容易導(dǎo)致訪問到最后更新時(shí)間不是真實(shí)的數(shù)據(jù)。所以這里需要使用該函數(shù)對已保存的緩存進(jìn)行清除。

方案三：對操作的文件進(jìn)行隨機(jī)讀寫，以降低并發(fā)的可能性。
在對用戶訪問日志進(jìn)行記錄時(shí)，這種方案似乎被采用的比較多。先前需要定義一個(gè)隨機(jī)空間，空間越大，并發(fā)的的可能性就越小，這里假設(shè)隨機(jī)讀寫空間為[1-500],那么我們的日志文件的分布就為log1~到log500不等。每一次用戶訪問，都將數(shù)據(jù)隨機(jī)寫到log1~log500之間的任一文件。在同一時(shí)刻，有2個(gè)進(jìn)程進(jìn)行記錄日志，A進(jìn)程可能是更新的log32文件，而B進(jìn)程呢？則此時(shí)更新的可能就為log399.要知道，如果要讓B進(jìn)程也操作log32,概率基本上為1/500,差不多約等于零。在需要對訪問日志進(jìn)行分析時(shí)，這里我們只需要先將這些日志合并，再進(jìn)行分析即可。使用這種方案來記錄日志的一個(gè)好處時(shí)，進(jìn)程操作排隊(duì)的可能性比較小，可以使進(jìn)程很迅速的完成每一次操作。

方案四：將所有要操作的進(jìn)程放入一個(gè)隊(duì)列中。然后專門放一個(gè)服務(wù)完成文件操作。隊(duì)列中的每一個(gè)排除的進(jìn)程相當(dāng)于第一個(gè)具體的操作，所以第一次我們的服務(wù)只需要從隊(duì)列中取得相當(dāng)于具體操作事項(xiàng)就可以了，如果這里還有大量的文件操作進(jìn)程，沒關(guān)系，排到我們的隊(duì)列后面即可，只要愿意排，隊(duì)列的多長都沒關(guān)系。

對于以前幾種方案，各有各的好處！大致可能歸納為兩類：
（1）需要排隊(duì)（影響慢）比如方案一、二、四
（2）不需要排隊(duì)。（影響快）方案三
在設(shè)計(jì)緩存系統(tǒng)時(shí)，一般我們不會(huì)采用方案三。因?yàn)榉桨溉姆治龀绦蚝蛯懭氤绦蚴遣煌降?，在寫的時(shí)間，完全不考慮到時(shí)候分析的難度，只管寫的行了。試想一下，如我們在更新一個(gè)緩存時(shí)，如果也采用隨機(jī)文件讀寫法，那么在讀緩存時(shí)似乎會(huì)增加很多流程。但采取方案一、二就完全不一樣，雖然寫的時(shí)間需要等待（當(dāng)獲取鎖不成功時(shí)，會(huì)反復(fù)獲?。?，但讀文件是很方便的。添加緩存的目的就是要減少數(shù)據(jù)讀取瓶頸，從而提高系統(tǒng)性能。
從上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和一些資料的總結(jié)，有什么不對的地方，或者沒有談到的地方，歡迎各位同行指正。

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