PHP マルチユーザーによるファイルの読み取りおよび書き込みの競合を解決する方法

ファイルを書き込むために複数の呼び出しが同時に行われた場合のいくつかの問題を解決するために flock を使用します。これにより、他のユーザーがキューで待機している間、同時に 1 人のユーザーだけがファイルを書き込むことができます。これを紹介します。マルチユーザーによるファイルの読み書きが空になる問題を解決するには、flock を使用します

一般的な解決策は次のようになります:

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

しかし、PHP では、flock はそれほどうまく機能しないようです。複数の同時実行の場合、リソースが独占されてすぐに解放されないか、まったく解放されないことが多く、デッドロックが発生し、サーバーの CPU 使用率が非常に高くなり、場合によってはサーバーが完全に停止することもあるようです。これは多くの Linux/UNIX システムで発生するようです。
したがって、flock を使用する前に、慎重に検討する必要があります。
解決策はないのでしょうか？実際にはそうではありません。 flock() を適切に使用すれば、デッドロックの問題を解決することは完全に可能です。もちろん、flock() 関数の使用を考慮しない場合でも、問題に対する適切な解決策はあります。
私の個人的な収集と要約を経て、解決策は大まかに次のようにまとめられます。
オプション 1: ファイルをロックするときにタイムアウトを設定します。
実装は大まかに次のとおりです:

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);
}

この時間内にロックが取得されなかった場合、ロックが取得されるまで繰り返し取得されます。取得したファイルを操作してください。タイムアウト制限に達した場合は、ただちに終了してロックを放棄し、他のプロセスが動作できるようにする必要があります。
オプション 2: flock 関数を使用せず、一時ファイルを使用して読み取りと書き込みの競合の問題を解決します。
一般原則は次のとおりです:
1.更新する必要があるファイルを一時ファイル ディレクトリに置き、ファイルの最終変更時刻を変数に保存し、この一時ファイルに繰り返しにくいランダムなファイル名を付けます。
2.この一時ファイルを更新した後、元のファイルの最終更新時刻が以前に保存された時刻と一致しているかどうかを確認します。
3.最終変更時刻が同じ場合は、変更された一時ファイルの名前を元のファイルに変更します。ファイル ステータス が同期的に更新されるようにするには、ファイル ステータスをクリアする必要があります。
4.ただし、最終変更時刻が以前に保存された時刻と一致する場合は、この期間中に元のファイルが変更されたことを意味し、この時点で一時ファイルを削除する必要があり、他のプロセスが削除されていることを示す false が返されます。現時点ではファイルを操作しています。
おおよその実装コードは次のとおりです:

$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);
  //说明有其它进程 在操作目标文件，当前进程被拒绝
        $success = false;
    }
    return $success;
}
$fp = cfopen('lock.txt','a+');
cfwrite($fp,"welcome to beijing.n");
fclose($fp,'on');

对于上面的代码所使用的函数，需要说明一下：
1.rename();重命名一个文件或一个目录，该函数其实更像linux里的mv。更新文件或者目录的路径或名字很方便。
但当我在window测试上面代码时，如果新文件名已经存在，会给出一个notice,说当前文件已经存在。但在linux下工作的很好。
2.clearstatcache();清除文件的状态.php将缓存所有文件属性信息，以提供更高的性能，但有时，多进程在对文件进行删除或者更新操作时，php没来得及更新缓存里的文件属性，容易导致访问到最后更新时间不是真实的数据。所以这里需要使用该函数对已保存的缓存进行清除。
方案三：对操作的文件进行随机读写，以降低并发的可能性。
在对用户访问日志进行记录时，这种方案似乎被采用的比较多。
先前需要定义一个随机空间，空间越大，并发的的可能性就越小，这里假设随机读写空间为[1-500],那么我们的日志文件的分布就为log1~到log500不等。每一次用户访问，都将数据随机写到log1~log500之间的任一文件。
在同一时刻，有2个进程进行记录日志，A进程可能是更新的log32文件，而B进程呢？则此时更新的可能就为log399.要知道，如果要让B进程也操作log32,概率基本上为1/500,差不多约等于零。
在需要对访问日志进行分析时，这里我们只需要先将这些日志合并，再进行分析即可。
使用这种方案来记录日志的一个好处时，进程操作排队的可能性比较小，可以使进程很迅速的完成每一次操作。
方案四：将所有要操作的进程放入一个队列中。然后专门放一个服务完成文件操作。
队列中的每一个排除的进程相当于第一个具体的操作，所以第一次我们的服务只需要从队列中取得相当于具体操作事项就可以了，如果这里还有大量的文件操作进程，没关系，排到我们的队列后面即可，只要愿意排，队列的多长都没关系。
对于以前几种方案，各有各的好处！大致可能归纳为两类：
1、需要排队（影响慢）比如方案一、二、四
2、不需要排队。（影响快）方案三
在设计缓存系统时，一般我们不会采用方案三。因为方案三的分析程序和写入程序是不同步的，在写的时间，完全不考虑到时候分析的难度，只管写的行了。试想一下，如我们在更新一个缓存时，如果也采用随机文件读写法，那么在读缓存时似乎会增加很多流程。但采取方案一、二就完全不一样，虽然写的时间需要等待（当获取锁不成功时，会反复获取），但读文件是很方便的。添加缓存的目的就是要减少数据读取瓶颈，从而提高系统性能。

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