Kritická sekce v PHP

Tohle bych skoro vůbec nikdy nepotřeboval až do minulého týdne, kdy se nám v rezervačním systému pro Dopravní podnik města Liberce a Jablonce divně zapsala data do databáze. Došlo k tomu při spuštění stejného skriptu velmi rychle za sebou z různých prohlížečů. Docela se bojím, kde všude jinde může tento problém také nastat. Pro zajištění správného běhu programu jsem musel zajistit, aby stejný skript nemohl běžet vícekrát v jeden okamžik. Obdobou tohoto problému v programování pro desktop je zajištění kritické sekce při běhu více vláken (threadů).

Myslíte si, že se vás tento případ netýká? Tak si představte, co se stane s nějakým vaším skriptem, který operuje s databází a ten spustíte v jedné vteřině vícekrát z odlišných počítačů/prohlížečů. Věřím, že nemalé procento skriptů se nezachová přesně tak, jak by mělo. K chybě třeba dojde, když si z databáze načtete nějaký seznam položek, pak něco počítáte a nakonec vytvoříte nějaké nové položky. V případě vícenásobného spuštění může dojít k násobnému insertu stejné položky místo toho, aby byl proveden jen ten první insert. U databáze to lze řešit transakcemi nebo unikátními klíči. Ale jak to řešit, když zrovna nepracujeme s databází nebo transakce a unikátní klíče nelze použít? Sdílení informací mezi jednotlivými requesty se v PHP řeší docela problematicky. Můžeme použít semafory, sdílenou paměť, memcache, ale to jsou dodatečné funkce, které nebývají standardně zapnuty nebo jsou dokonce funkční jen v některých operačních systémech.

Pro vymezení kritické sekce nám ale stačí mnohem jednodušší funkce a to zamykání souborů. Jak Windows, tak Linux umí označit soubor jako uzamčený a to pozastaví běh ostatních skriptů, dokud zamykací skript soubor opět neodemkne. Jednoduché, ale kupodivu funkční i na starších verzích PHP. Když váš skript nečekaně umře uprostřed kritické sekce, tak PHP odemkne všechny uzamčené soubory za vás, protože váš skript už neběží.

Takto by vypadalo použití:

<?php
   CriticalStart('import_zbozi');
   sleep(10); // hodne selectu a insertu, toto pobezi urcite jen jednou
   CriticalEnd('import_zbozi');
?>

A zde funkce pro obsluhu kritické sekce:

<?php  
   function CriticalStart($name){
      global $CriticalSectionsFiles;
      if (!function_exists('sys_get_temp_dir')) { 
         if (file_exists('/tmp/')) {
            $tempdir='/tmp/';
         }
         else die("Set temporary directory");
         //$tempdir=
      } else {
         $tempdir=sys_get_temp_dir();
      }
      if (!preg_match('/[\\\\\/]$/',$tempdir)) $tempdir.=DIRECTORY_SEPARATOR;
         $filename=$tempdir.'critical-section-'.md5($name);
         if (!file_exists($filename)) {
             $fp=fopen($filename,'w');
             fputs($fp,"Lock file for: ".$name."\n");
             fclose($fp);
         }
         $fp = fopen($filename,"r"); 
         $lock = flock($fp,LOCK_EX);
         $CriticalSectionsFiles[md5($name)]=$fp;
         return $lock?true:false;
     }
     
     function CriticalEnd($name){
         global $CriticalSectionsFiles;
         if (!$CriticalSectionsFiles[md5($name)]) return true;
         $fp=$CriticalSectionsFiles[md5($name)];
         $lock = flock($fp,LOCK_UN);
         fclose($fp);
         return $lock?true:false;
     }
?>

Jak to je s rychlostí, to vám nepovím, ale zas tak pomalé to snad nebude, protože při zamýkání nedochází k zápisu dat na disk, ale vše se odehrává v paměti systému (alespoň doufám :-)). Největším problém, ale stále zůstává a to uvědomit si při programování, že byste to měli ochránit proti vícenásobnému spuštění.

Setkali jste se s podobným problémem? Jak byste to řešili vy?