Параллельное выполнение скриптов может нарушить целостность информации в файлах

Здесь рассматривается вопрос, что бывает, если запустить некий скрипт почти одновременно (что происходит, например, при большой нагруженности сервера) несколько раз, т.е. запустить несколько копий одного и того же скрипта. И к чему это может привести.

Ошибка программы простого текстового счетчика

Давайте сделаем такую программу. Итак, у нас есть какая-то страница, на которой хочется повесить счетчик. Обудим алгоритм:

• считать число из файла
• записать увеличенное число обратно
• вывести его на экран

Согласитесь, программа простая, но может привести к ошибке, что и показано ниже.

<?

// верхняя часть страницы

// код счетчика:
   
   $counter=file("counter.txt"); // прочитали файл в массив $counter
   $f=fopen("counter.txt","w+"); // открыли файл на запись
   fputs($f,$counter[0]+1);      // записали "число + 1"
   fclose($f);                   // закрыли файл
   echo $counter[0]+1;           // вывели число на экран

// нижняя часть страницы

?>

Если вызывать данную программу очень часто, значение счетчика иногда будет обнуляться. Это произойдет из-за того, что в некоторый момент программа прочитает из файла пустое значение, к которому потом прибавляется единица ("пусто" + число 1 = число 1). Собственно, это и есть сброс счетчика.

Рассмотрим подробно, когда это произойдет. Представьте, что в один момент времени стартовали 2 копии данного скрипта. Одновременно ничего нигде не проиходит, в т.ч. и запуск скриптов, но время между запуском может быть очень маленькое. Процессор выполняет скрипты с разной скоростью, т.е. вы не должны удивляться тому, в каком порядке далее будут рассматриваться команды. Итак, ход программы (на примере "скрипта N1" и "скрипта N2"):

Как видите, если 2 параллельно работающих скрипта, выполнять именно в такой последовательности, то файл будет обнулен. Если вы попробуете этого добиться, вылняя частую перезагрузку страницы в браузере, то у вас скорее всего ничего не выйдет. Чтобы убедиться, что файл будет таки обнулен, воспользуйтесь утилитой ab (которая умеет генерировать, в течении длительного времени большое число, параллельных запросов к скиптам), либо впишите после каждой команды "sleep(1);" - команду остановки программы на 1 секунду, и понажимайте "Обновить" в браузере. Во втором случае вы это сразу и увидите.

Чтобы решить проблему, нужно исключить опасный момент. Другими словами надо заблокировать доступ к файлу счетчика, чтобы все другие параллельно запущенные скрипты, приостановили свою работу. Делается это с помощью flock, который блокирует доступ из других PHP-скриптов (но не из других процессов ОС). Другие скрипты при попытке открыть файл остановятся и будут ждать снятия блокировки.

<?

// верхняя часть страницы

// код счетчика:

$f2=fopen("counter.txt","r"); // чтобы файл заблокировать, его надо открыть
                              // открыли файл на чтение
flock($f2,2);                 // заблокировали файл

$counter=file("counter.txt"); // прочитали файл в массив $counter
$f=fopen("counter.txt","w+"); // открыли файл на запись
fputs($f,$counter[0]+1);      // записали "число + 1"
fclose($f);                   // закрыли файл
echo $counter[0]+1;           // вывели число на экран

flock($f2,3);                 // сняли блокировку (при закрытии
                              // снимается автоматически)
fclose($f2);                  // и закрыли файл (при выходе
                              // закрывается автоматически)

// нижняя часть страницы

?>
>

Программу с блокировкой можно было бы написать и в более красим (коротком) виде, но и такой вариант сойдет. Цифры "2" и "3" в функции flock обозначают следующее:

flock (дексриптор файла, режим)

режим:

• 1 - другие процессы могут отрыть только в режиме чтения
• 2 - другие процессы ничего не могут
• 3 - снять блокировку

Итак, на простейшем примере (проще придумать трудно) показаны проблемы параллельного запуска скриптов.