session_write_close() PHP在访问Session数据时存在互斥情况，导致Ajax请求响应缓慢

概要：PHP在访问Session数据时存在互斥情况，导致Ajax请求响应缓慢。

一，问题分析：

最近在统计网站请求响应时间时，发现有很多请求时间超过0.5秒，login/info最为明显。
经过分析，login/info本身操作并不复杂，读取Session中的数据，查询一次数据库，然后返回。
进一步跟踪发现，PHP在访问Session数据时，首先需要获取到竞争的锁，否则就会Sleep一段时间，然后重试。

1，没有竞争情况下的过程跟踪：

sendto(4, "incr 5q8of2888he4b7986oqu947qv4.lock 1\r\n", 40, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 40
sendto(4, "add 5q8of2888he4b7986oqu947qv4.lock 768 15 1\r\n1\r\n", 49, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 49
sendto(4, "get 5q8of2888he4b7986oqu947qv4\r\n", 32, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 32
select(5, [4], [], NULL, {1, 0})  = 1 (in [4], left {1, 0})
# 有两种情况可以成功获取锁：1，incr失败（NOT_FOUND)并且add成功，2，锁的原始值是0，incr返回1。
# 下面是第二种情况。
recvfrom(4, " 1 \r\nNOT_STORED\r\n ", 32768, 0, NULL, NULL) = 15
recvfrom(4, "VALUE 5q8of2888he4b7986oqu947qv4 0 0\r\n\r\nEND\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 45

2，存在竞争情况下的过程跟踪：

17692 sendto(4, "incr 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 1\r\n", 40, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 40
17692 sendto(4, "add 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 768 15 1\r\n1\r\n", 49, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 49
17692 sendto(4, "get 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5\r\n", 32, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 32
17692 select(5, [4], [], NULL, {1, 0})  = 1 (in [4], left {1, 0})
# 锁已经存在，incr返回2，表明锁已经被其他进程占有。
# Sleep 5ms后重试。
17692 recvfrom(4, " 2\r\nNOT_STORED\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 15
17692 recvfrom(4, "VALUE 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5 0 0\r\n\r\nEND\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 45
17692 nanosleep({0, 5000000}, NULL)     = 0
17692 select(5, [4], [4], NULL, {1, 0}) = 1 (out [4], left {1, 0})
17692 sendto(4, "incr 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 1\r\n", 40, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 40
17692 sendto(4, "add 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 768 15 1\r\n1\r\n", 49, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 49
17692 sendto(4, "get 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5\r\n", 32, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 32
17692 select(5, [4], [], NULL, {1, 0})  = 1 (in [4], left {0, 996000})
# 依旧没有成功，Sleep 10ms后重试
17692 recvfrom(4, " 3\r\nNOT_STORED\r\nVALUE 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5 0 0\r\n\r\nEND\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 60
17692 nanosleep({0, 10000000}, NULL)    = 0
17692 select(5, [4], [4], NULL, {1, 0}) = 1 (out [4], left {1, 0})
17692 sendto(4, "incr 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 1\r\n", 40, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 40
17692 sendto(4, "add 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 768 15 1\r\n1\r\n", 49, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 49
17692 sendto(4, "get 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5\r\n", 32, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 32
17692 select(5, [4], [], NULL, {1, 0})  = 1 (in [4], left {0, 998000})
# 依旧没有成功，Sleep 20ms后重试
17692 recvfrom(4, " 4\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 3
17692 recvfrom(4, "NOT_STORED\r\nVALUE 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5 0 0\r\n\r\nEND\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 57
17692 nanosleep({0, 20000000}, NULL)    = 0
17692 select(5, [4], [4], NULL, {1, 0}) = 1 (out [4], left {1, 0})
17692 sendto(4, "incr 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 1\r\n", 40, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 40
17692 sendto(4, "add 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5.lock 768 15 1\r\n1\r\n", 49, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 49
17692 sendto(4, "get 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5\r\n", 32, MSG_NOSIGNAL, NULL, 0) = 32
17692 select(5, [4], [], NULL, {1, 0})  = 1 (in [4], left {1, 0})
# 获取成功，incr返回1，表明其他进程已经释放锁。
17692 recvfrom(4, " 1\r\nNOT_STORED\r\nVALUE 3qvs0ci9nplv43baail60cdbm5 0 0\r\n\r\nEND\r\n", 32768, 0, NULL, NULL) = 60

经过统计，目前有 30%左右的请求都存在Session锁竞争的情况，造成请求响应缓慢。
部分请求由于锁竞争导致延迟的时间超过200 ms。


二，解决方案

锁机制集成在PHP的Memcache Session模块中，并且 是互斥锁而不是读写锁。
只读操作也需要获取互斥锁后才能完成。

造成锁竞争的根本原因是程序持有锁的时间太长。 根本的解决方案是及时释放锁。

目前我们的程序基本流程如下：

（1）加载Session模块，执行session_start()，此时程序就开始持有锁。
（2）访问Session中的数据，例如member信息。
（3）执行正常业务逻辑，访问数据库，渲染页面等。
（4）程序结束，此时程序自动释放Session的锁。

其中第（3）个步骤耗时最长，大部分情况下，在这个步骤，已经不需要访问Session数据，已经可以释放锁。

具体改进：

1，修改Session类的构造函数，session_start后复制$_SESSION数据到对象内部变量，然后立即调用session_write_close。
2，只读操作的方法，例如userdata，从对象内部变量获取数据。
3，写入操作的方法，例如set_userdata，先调用session_start，然后更新$_SESSION和内部变量，然后立即调用session_write_close。