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一文搞懂秒杀系统,欢迎参与开源,提交PR,提高竞争力。早日上岸,升职加薪。

29 人参与  2023年03月29日 18:57  分类 : 《随便一记》  评论

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前言

秒杀和高并发是面试的高频考点,也是我们做电商项目必知必会的场景。欢迎大家参与我们的开源项目,提交PR,提高竞争力。早日上岸,升职加薪。

知识点详解

秒杀系统架构图

秒杀流程图

秒杀系统设计

这篇文章一万多字,详细解答了大家在面试中经常被问到的秒杀问题,对做秒杀项目的朋友也应该有帮助。

欢迎大家交流讨论、点赞、收藏、转发。

本文除了结合我的项目经验、也感谢GoFrame作者强哥的帮助、我的好友苏三哥的帮助(公众号:苏三说技术)、以及机械工业出版社的**《Go语言高级开发与实战》** 的帮助。

文章中的图片会压缩,高清版思维导图可以关注我的公众号 程序员升职加薪之旅 ,回复:“秒杀” 领取。

1. 瞬时高并发

瞬时高并发是秒杀项目的典型问题,常规的架构设计和代码实现在一般活动中可以应对,但是却经受不住瞬时高并发的考验。

这也是为什么秒杀能成为一个面试高频考点。

本文从浅入深,先将业务再讲原理,先讲问题再将方案,先讲理论再上代码。

也欢迎大家加入我的 学习圈子,参与到我使用GoFrame开源的电商项目中,欢迎star:

https://github.com/wangzhongyang007/goframe-shop-v2

https://github.com/gogf/gf

秒杀业务的场景

预抢购业务:活动未正式开始前,先进行活动预约。在真正秒杀的时间点,很多数据都是预处理好的了,可以很大程度削减系统压力。比如:活动预约、订金预约、火车票预约等

分批抢购业务:分时段多场次抢购,比如我们熟悉的京东满减优惠券就是分场次开放的,整点抢购。

实时秒杀:这是最有难度的秒杀场景,比如双11晚上0点秒杀,在这个时间点前后会涌入高并发流量:频繁刷新页面、疯狂点击抢购按钮、甚至利用机器模拟请求。

下面就按照思维导图的顺序,为大家展开聊聊如何做好秒杀系统的设计?

2. 活动页面

活动页面是用户流量的第一入口,是并发量最大的地方。

如果这些流量都直接访问服务端,服务端会因为承受不住这么大的压力,而直接挂掉。

活动页面绝大多数内容是固定的,比如:商品名称、商品描述、图片等。

为了减少不必要的服务端请求,通常情况下,会对活动页面做静态化处理

因为用户浏览商品等常规操作,并不会请求到服务端。只有到了秒杀时间点,并且用户主动点了秒杀按钮才允许访问服务端。

CDN

更进一步,只做页面静态化还不够,因为用户分布在全国各地,有些人在北京,有些人在上海,有些人在深圳,地域相差很远,网速各不相同。

如何才能让用户最快访问到活动页面呢?

这就需要使用CDN,它的全称是Content Delivery Network,即内容分发网络

使用户能够就近获取所需内容,提高用户访问活动页面的响应速度和命中率。

3 秒杀按钮

如果你也参与过秒杀活动,应该有这样的体会:因为担心错过秒杀时间,会提前进入活动页面,并且不断的刷新页面。

很多秒杀活动在活动开始前,秒杀按钮是置灰,不可点击的。只有到了秒杀时间点那一时刻,秒杀按钮才会自动点亮,变成可点击的。

往往在秒杀开始之前,很多用户已经迫不及待了,通过不停刷新页面,争取在第一时间看到秒杀按钮的点亮。

大家思考一个问题:这个活动页面是静态的,我们在静态页面中如何控制秒杀按钮,只在秒杀时间点时才点亮呢?

答案就是:使用js文件控制。

为了性能考虑,我们一般会将css、js和图片等静态资源文件提前缓存到CDN上,让用户能够就近访问秒杀页面。

更新CDN

我们还要考虑一个问题:CDN上的js文件要如何更新呢?

我们可以通过在js中设置标记的方式来设置按钮的状态,比如isBegin=true代表活动开始,isBegin=false代表活动未开始。

秒杀开始之前,js标志为false,秒杀活动开始时设置为true。为了达到这个效果,我们另外还需要一个随机参数用来主动刷新CDN。

当秒杀开始的时候系统会生成一个新的js文件,此时标志为true,并且随机参数生成一个新值,然后同步给CDN。由于有了这个随机参数,CDN不会缓存数据,每次都能从CDN中获取最新的js代码。

前端骚操作

除了使用CDN降低请求压力,前端还可以加一个定时器,控制请求频率,比如:10秒之内,只允许发起一次请求。

如果用户点击了一次秒杀按钮,则在10秒之内置灰,不允许再次点击,等到过了时间限制,又允许重新点击该按钮。

4 读多写少

秒杀是非常典型的“读多写少”场景。

在秒杀的过程中,系统一般会先查一下库存是否足够,如果库存充足才允许下单,写数据库。如果不够,则直接返回该商品已经抢完。

由于大量用户抢少量商品,只有极少部分用户能够抢成功,所以绝大部分用户在秒杀时,库存其实是不足的,系统会直接返回该商品已经抢完。

如果有数十万的请求过来,并发请求数据库查库存是否足够,此时数据库可能会挂掉。

因为数据库的连接资源非常有限,MySQL这类关系型数据库是无法同时支持这么多的连接。

那怎么办呢?

我们应该使用nosql缓存,比如:redis。

注意:即便用了redis,在高并发场景下也需要部署多个节点。

5 缓存

通常情况下,我们需要在redis中保存商品信息,包括:商品id、商品名称、规格属性、库存等信息,同时数据库中也要有相关信息,毕竟缓存并不完全可靠。

用户在点击秒杀按钮,请求秒杀接口的过程中,传入的商品id参数,服务端需要校验该商品是否合法。

大致流程如下图所示:

根据商品id,先从缓存中查询商品,如果商品存在,则参与秒杀。如果不存在,则需要从数据库中查询商品:如果存在,则将商品信息放入缓存,然后参与秒杀。如果商品不存在,则直接提示失败。

这个过程表面上看起来是OK的,但是如果深入分析,会发现一些问题。

为了方便大家理解,也科普一下缓存常用问题:

5.1 缓存击穿

比如商品A第一次秒杀时,缓存中是没有数据的,但数据库中有。虽说上面有从数据库中查到数据,放入缓存的逻辑。

但是在高并发下,同一时刻会有大量的请求,都在秒杀同一件商品,这些请求同时去查缓存没有命中,然后又同时访问数据库。结果悲剧了,数据库可能扛不住压力,直接挂掉。

如何解决这个问题呢?

这就需要加锁,最好使用分布式锁,思路见下图:

预热

针对这种情况,我们最好在项目启动之前,先把缓存进行预热。

事先把参与秒杀的所有商品,同步到缓存中,这样商品基本都能直接从缓存中获取到,就不会出现缓存击穿的问题了。

是不是上面加锁这一步可以不需要了?

双保险

表面上看起来,确实可以不需要。但是真实环境是比较复杂的,我们要考虑到意外情况,比如:

缓存中设置的过期时间不对,缓存提前过期了或者缓存被不小心删除了或者缓存设置的时间过短,在秒杀活动结束前同时到期了

如果不加锁,上面这些情况很可能出现缓存击穿的问题。

活动数据预缓存+分布式锁,相当于上了双保险。

5.2 缓存穿透

如果有大量的请求传入商品id,并且在缓存和数据库中都不存在,这些请求就都会穿透过缓存,而直接访问数据库了。这就是典型的缓存穿透

如果没有加锁的话很可能造成服务不可用。

由于前面已经加了锁,所以即使这里的并发量很大,也不会导致数据库直接挂掉。但很显然这些请求的处理性能并不好。

有没有更好的解决方案?

布隆过滤器你值得拥有

简单来说,布隆过滤器(BloomFilter)是一种数据结构。特点是存在性检测如果布隆过滤器中不存在,那么实际数据一定不存在;如果布隆过滤器中存在,实际数据不一定存在。相比于传统数据结构(如:List、Set、Map等)来说,它更高效,占用空间更少。缺点是它对于存在的判断是具有概率性。

引入布隆过滤器后的流程如下:

系统根据商品id,先从布隆过滤器中查询该id是否存在如果存在则允许从缓存中查询数据如果不存在,则直接返回失败。

数据一致性

虽说该方案可以解决缓存穿透问题,但是又会引出另外一个问题:布隆过滤器中的数据如何跟缓存中的数据保持一致?

这就要求,如果缓存中数据有更新,就要及时同步到布隆过滤器中。

如果数据同步失败了,还需要增加重试机制,而且跨数据源,能保证数据的实时一致性吗?

显然是不能的。

应用场景

布隆过滤器建议使用在缓存数据更新很少的场景中。

如果缓存数据更新非常频繁,又该如何处理呢?

巧妙的设计

我们可以把不存在的商品id也缓存起来。

下次,再有该商品id的请求过来,则也能从缓存中查到数据,只不过该数据比较特殊,表示商品不存在。 需要特别注意的是,这种特殊缓存设置的超时时间应该尽量短一点。

6 库存问题

秒杀场景中的库存问题是比较复杂的,可不是简单的库存减1就ok了~

真正的秒杀场景,不是说扣完库存,就完事了。如果用户在一段时间内,还没完成支付,扣减的库存是要加回去的。

预扣库存

在这里为大家介绍预扣库存的概念,预扣库存的主要流程如下:

扣减库存中除了上面说到的 预扣库存回退库存 之外,还需要特别注意的是 库存不足库存超卖 问题。

下面逐个为大家解释:

6.1 数据库扣减库存

使用数据库扣减库存,是最简单的实现方案了,假设扣减库存的update sql如下:

update product set stock=stock-1 where id=123;

这种写法对于扣减库存是没有问题的,但如何控制库存不足的情况下,不让用户操作呢?

这就需要在update之前,先查一下库存是否足够了。

伪代码如下:

int stock = product.getStockById(123);if(stock > 0) {  int count = product.updateStock(123);  if(count > 0) {    addOrder(123);  }}

大家有没有发现这段代码的问题?

问题就是查询操作和更新操作不是原子性的,会导致在并发的场景下,出现库存超卖的情况。

有些同学可能会说:这简单,加把锁不就搞定了。

确实可以,但是性能不够好,我们做秒杀一定要考虑高并发,考虑到性能问题。

优雅的方案

优雅的处理方案:基于数据库的乐观锁,这样会少一次数据库查询,而且能够天然的保证数据操作的原子性。

只需将上面的sql稍微调整一下:

update product set stock=stock-1 where id=product_id and stock > 0;

在sql最后加上:stock > 0,就能保证不会出现超卖的情况。

进一步思考:

我们都知道数据库连接是非常昂贵的资源,在高并发的场景下,可能会造成系统雪崩。而且,容易出现多个请求,同时竞争行锁的情况,造成相互等待,从而出现死锁的问题。

除了上述方案有没有更好的办法呢?

当然有了,nosql要比关系型数据库性能好很多,我们可以使用redis扣减库存:

6.2 redis扣减库存

redis的incr方法是原子性的,可以用该方法扣减库存。伪代码如下:

boolean exist = redisClient.query(productId,userId);  if(exist) {    return -1;  }  int stock = redisClient.queryStock(productId);  if(stock <=0) {    return 0;  }    redisClient.incrby(productId, -1);  redisClient.add(productId,userId);  return 1;

代码流程如下:

先判断该用户有没有秒杀过该商品,如果已经秒杀过,则直接返回-1。查询库存,如果库存小于等于0,则直接返回0,表示库存不足。如果库存充足,则扣减库存,然后将本次秒杀记录保存起来。然后返回1,表示成功。

估计很多小伙伴,一开始都会按这样的思路写代码。

但仔细想想会发现,这段代码也有问题。有什么问题呢?

如果在高并发下,有多个请求同时查询库存,当时都大于0。由于查询库存和更新库存非原则操作,则会出现库存为负数的情况,即库存超卖。

其实解决这个问题也很简单,我们回忆一下上面数据库扣减库存的原子操作,redis扣减库存同样适用这个思路,为了解决上面的问题,代码优化如下:

boolean exist = redisClient.queryJoined(productId,userId);if(exist) {  return -1;}if(redisClient.incrby(productId, -1)<0) {  return 0;}redisClient.add(productId,userId);return 1;

该代码主要流程如下:

先判断该用户有没有秒杀过该商品,如果已经秒杀过,则直接返回-1。扣减库存,判断返回值是否小于0,如果小于0,则直接返回0,表示库存不足。如果扣减库存后,返回值大于或等于0,则将本次秒杀记录保存起来。然后返回1,表示成功。

这个方案已经比较优雅了,但是还不够好。

如果在高并发场景中,有多个请求同时扣减库存,大多数请求的incrby操作之后,结果都会小于0。

虽说,库存出现负数,不会出现超卖的问题。但由于这里是预减库存,如果负数值负的太多的话,后面万一要回退库存时,就会导致库存不准。

那么,有没有更好的方案呢?

6.3 Lua脚本扣减库存

Redis在2.6版本推出了 Lua 脚本功能,允许开发者使用Lua语言编写脚本传到Redis中执行。

使用Lua脚本的好处如下:

减少网络开销:可以将多个请求通过脚本的形式一次发送,减少网络时延原子操作:redis会将整个脚本作为一个整体执行,中间不会被其他请求插入。因此在脚本执行过程中无需担心会出现竞态条件,无需使用事务复用:客户端发送的脚本会永久存在redis中,这样其他客户端可以复用这一脚本,而不需要使用代码完成相同的逻辑

Go语言要执行lua脚本也是很简单的,有很多依赖库可以使用:

上述lua代码的流程如下:

先判断商品id是否存在,如果不存在则直接返回。获取该商品id的库存,判断库存如果是-1,则直接返回,表示不限制库存。如果库存大于0,则扣减库存。如果库存等于0,是直接返回,表示库存不足。

7 分布式锁

上文咱们提到过,秒杀的数据获取流程:

需要先从缓存中查商品是否存在如果不存在,则会从数据库中查商品如果数据库存在,则将该商品放入缓存中,然后返回如果数据库中没有,则直接返回失败。

大家试想一下,如果在高并发下,有大量的请求都去查一个缓存中不存在的商品,这些请求都会直接打到数据库。数据库由于承受不住压力,而直接挂掉。

那么如何解决这个问题呢?

这就需要用redis分布式锁了。

下面带着大家详解一下分布式锁

7.1 setNx加锁

使用redis的分布式锁,首先想到的是setNx命令。

Redis Setnx(SET if Not eXists) 命令在指定的 key 不存在时,为 key 设置指定的值。

if (redis.setnx(lockKey, val) == 1) {   redis.expire(lockKey, timeout);}

用该命令可以加锁,但和后面的设置超时时间是分开的,并非原子操作。

假如加锁成功了,但是设置超时时间失败了,该lockKey就变成永不失效的了。在高并发场景中,该问题会导致非常严重的后果。

那么,有没有保证原子性的加锁命令呢?

7.2 set加锁

使用redis的set命令,它可以指定多个参数。

result,err := redis.set(lockKey, requestId, "NX", "PX", expireTime);if err!=nil{  panic(err)}if ("OK".equals(result)) {    return true;}return false;

其中:

lockKey:锁的标识requestId:请求idNX:只在键不存在时,才对键进行设置操作。PX:设置键的过期时间为 millisecond 毫秒。expireTime:过期时间

由于该命令只有一步,所以它是原子操作。

7.3 释放锁

细心的小伙伴可能注意到了一个问题:在加锁时,既然已经有了lockKey锁标识,为什么还需要记录requestId呢?

答:requestId是在释放锁的时候用的。

if (redis.get(lockKey).equals(requestId)) {    redis.del(lockKey);    return true;}return false;

在释放锁的时候,只能释放本次请求加的锁,不允许释放其他请求加的锁。

这里为什么要用requestId,用userId不行吗?

如果用userId的话,假设本次请求流程走完了,准备删除锁。此时,巧合另外一个请求使用相同的userId加锁成功。而本次请求删除锁的时候,删除的其实是本应该加锁成功的锁(新的请求的锁),所以不我们不能以userId为加锁标识,而应该用每次的requestId为加锁标识。

当然使用lua脚本也能避免该问题,它能保证原子操作:查询锁是否存在和删除锁具有原子性。

if redis.call('get', KEYS[1]) == ARGV[1] then  return redis.call('del', KEYS[1]) else   return 0 end

7.4 自旋锁

上面的加锁方法看起来好像没有问题,但如果你仔细想想,如果有1万个请求同时去竞争那把锁,可能只有一个请求是成功的,其余的9999个请求都会失败。

在秒杀场景下,会有什么问题?

答:每1万个请求,有1个成功。再1万个请求,有1个成功。如此下去,直到库存不足。这就变成均匀分布的秒杀了,跟我们想象中的不一样。

如何解决这个问题呢?

其实也很简单:使用自旋锁即可

自旋锁的思路如下:

在规定的时间,比如500毫秒内,自旋不断尝试加锁如果成功则直接返回如果失败,则休眠50毫秒,再发起新一轮的尝试。如果到了超时时间,还未加锁成功,则直接返回失败。

8 mq异步处理

我们都知道在真实的秒杀场景中,有三个核心流程:

而这三个核心流程中,真正并发量大的是秒杀功能,下单和支付功能实际并发量很小

所以,我们在设计秒杀系统时,有必要把下单和支付功能从秒杀的主流程中拆解出来。

MQ异步处理了解一下:特别是下单功能要做成mq异步处理的。而支付功能,比如支付宝支付,是业务场景本身就是异步的。

于是,秒杀后下单的流程变成如下:

如果使用mq,需要关注以下几个问题:

消息丢失问题消息重复消费问题垃圾消息问题延迟消费问题

8.1 消息丢失问题

秒杀成功了,向MQ发送下单消息的时候,有可能会失败。

原因有很多,比如:网络问题、broker挂了、mq服务器等问题。这些情况,都可能会造成消息丢失。

那么,如何防止消息丢失呢?

加一张消息发送表就可以了。

其流程如下:

在生产者发送mq消息之前,先把该条消息写入消息发送表,初始状态是待处理然后再发送mq消息。消费者消费消息时,回调生产者的一个接口,处理完业务逻辑之后,修改消息状态为已处理。

消息重发

如果生产者把消息写入消息发送表之后,再发送mq消息到mq服务端的过程中失败了,造成了消息丢失。

这时候,要如何处理呢?

答:使用job,增加重试机制。用job每隔一段时间去查询消息发送表中状态为待处理的数据,然后重新发送mq消息。

8.2 重复消费问题

一般情况下消费者在消费消息,做ACK应答的时候,如果网络超时,本身就可能会消费重复的消息。

ACK应答也称为确认消息应答,是在计算机网上中通信协议的一部分,是设备或是进程发出的消息,回复已收到数据。

由于我们前面引入了消息发送重试机制,会导致消费者重复消费消息的概率进一步增大。

那么,如何解决重复消费消息的问题呢?

答案也很简单:加一张消息处理表即可。

消费者读到消息之后,先判断一下消息处理表,是否存在该消息,如果存在,表示是重复消费,则直接返回。

如果不存在,则进行下单操作,接着将该消息写入消息处理表中,再返回。

有个非常关键的问题,需要大家注意:下单和写消息处理表,要放在同一个事务中,保证原子操作。

8.3 垃圾消息问题

上面这套方案表面上看起来没有问题,但如果出现了消息消费失败的情况。比如:由于某些原因,消息消费者下单一直失败,一直不能回调状态变更接口,这样job会不停的重试发消息。最后,会产生大量的垃圾消息。

那么,如何解决这个问题呢?

限制重试次数

每次在job重试时,需要先判断一下消息发送表中该消息的发送次数是否达到最大限制,如果达到了,则直接返回。如果没有达到,则将消息发送次数加1,然后再发送消息。

这样如果出现异常,只会产生少量的垃圾消息,不会影响到正常的业务。

8.4 延迟消费问题

通常情况下,如果用户秒杀成功了,下单之后,在30分钟之内还未完成支付的话,该订单会被自动取消,回退库存。

那么,在30分钟内未完成支付,订单被自动取消的功能,要如何实现呢?

我们首先想到的可能是job,因为它比较简单。

但job有个问题,需要每隔一段时间处理一次,实时性不太好。

还有更好的方案?

肯定是有的:使用延迟队列即可。比如:RocketMQ,自带了延迟队列的功能。

我们再来梳理一下流程:

下单时消息生产者首先生成订单,此时为待支付状态。然后向延迟队列中发一条消息。当达到了延迟时间,消息消费者读取消息之后,会查询该订单的状态是否为待支付。如果是待支付状态,则会更新订单状态为取消状态。如果不是待支付状态,说明该订单已经支付过了,则直接返回。

注意:在我们的业务开发中,当用户完成支付之后,会修改订单状态为已支付。这个千万不要忘记!

9 限流

做秒杀活动不担心真实用户多,担心的是:

有些高手,并不会像我们一样老老实实,通过秒杀页面点击秒杀按钮,抢购商品。他们可能在自己的服务器上,模拟正常用户登录系统,跳过秒杀页面,直接调用秒杀接口。

如果是我们手动操作,一般情况下,一秒钟只能点击一次秒杀按钮。

但是如果是服务器,一秒钟可以请求成上千接口。

这种差距实在太明显了,如果不做任何限制,绝大部分商品可能是被机器抢到,而不是正常用户,这就违背了搞秒杀活动的初衷。

所以,我们有必要识别这些非法请求,做一些限制。那么,我们该如何限制这些非法请求呢?

9.1 对同一用户限流

为了防止某个用户,请求接口次数过于频繁,可以只针对该用户做限制。

限制同一个用户id,比如每分钟只能请求5次接口。

9.2 对同一ip限流

有时候只对某个用户限流是不够的,有些高手可以模拟多个用户请求,这种nginx就没法识别了。

这时需要加同一ip限流功能。

限制同一个ip,比如每分钟只能请求5次接口。

误伤问题

但这种限流方式可能会有误伤的情况,比如同一个公司或网吧的出口ip是相同的,如果里面有多个正常用户同时发起请求,有些用户可能会被限制住。

9.3 对接口限流

别以为限制了用户和ip就万事大吉,有些高手甚至可以使用代理,每次都请求都换一个ip。

这时可以限制请求的接口总次数。

在高并发场景下,这种限制对于系统的稳定性是非常有必要的。

但可能由于有些非法请求次数太多,达到了该接口的请求上限,而影响其他的正常用户访问该接口。一般我们对接口限流会设置时间,超过一段时间后则重新开放。

9.4 加验证码

相对于上面三种方式,加验证码的方式可能更精准一些,同样能限制用户的访问频次,但好处是不会存在误杀的情况。

通常情况下,用户在请求之前,需要先输入验证码。用户发起请求之后,服务端会去校验该验证码是否正确。只有正确才允许进行下一步操作。否则直接返回,并且提示验证码错误。

注意:验证码一般是一次性的,同一个验证码只允许使用一次,不允许重复使用。

普通验证码

普通验证码,由于生成的数字或者图案比较简单,可能会被破解。

优点是生成速度比较快,缺点是有安全隐患。

滑块验证码

移动滑块,虽然它生成速度比较慢,但比较安全,是目前各大互联网公司的首选。也有不少三方平台推出了这套服务,可以直接使用。

9.5 提高业务门槛

上面说的加验证码虽然可以限制非法用户请求,但是有些影响用户体验。用户点击秒杀按钮前,还要先输入验证码,流程显得有点繁琐,秒杀功能的流程不是应该越简单越好吗?

其实,有时候达到某个目的,不一定非要通过技术手段,通过业务手段也一样。

12306刚开始的时候,全国人民都在同一时刻抢火车票,由于并发量太大,系统经常挂。后来,重构优化之后,将购买周期放长了,可以提前20天购买火车票,并且可以在9点、10、11点、12点等整点购买火车票。调整业务之后(当然技术也有很多调整),将之前集中的请求,分散开了,一下子降低了用户并发量。

同样的,我们的秒杀系统也可以借鉴12306的方案,站在业务的角度有针对性的做优化,比如:

我们可以通过提高业务门槛,比如只有会员才能参与秒杀活动,普通注册用户没有权限。或者只有等级到达3级以上的用户,才有资格参加该活动。或者分时间段获得秒杀资格,比如9点、10、11点、参加活动获得秒杀资格,获得资格的朋友12点集中参与秒杀。

数据库层隔离

上面的内容也呼应了一下开篇,秒杀场景除了站在技术的角度考虑,也需要站在业务的角度去考虑。

除了上面提到的“静态化”、“Redis缓存”、“分布式锁”、“限流”等。数据库层隔离也是非常重要的。

针对秒杀系统可能会影响已经正常运行的其他数据库的情况,我们需要考虑“数据库隔离设计”。常用以下三种方法:分表分库、数据隔离、数据合并。

10.1 分库分表

数据库很容易产生性能瓶颈,导致数据库的活跃连接数增加,一旦达到连接数的阈值,会出现应用服务无连接可用,造成灾难性后果。

我们可以先从代码、SQL语句、索引这几个方面着手优化,如果没有优化空间了,就要考虑分库分表了。

以我们的经验,Mysql单表推荐的存储量是500万条记录左右。如果估算超过这个阈值,就建议做分表。

如果服务的链接数较多,就建议进行分库操作。

10.2 数据隔离

这也是我们做秒杀系统最大的经验分享:秒杀系统使用的关系型数据库,绝大多数是多操作,再者是插入,只有少部分修改,几乎没有删除操作。建议用专门的表来存放数据,不建议使用业务系统正在使用的表来存放秒杀相关的数据。

前文也有提到,数据隔离是必须的,万一秒杀系统出了问题,不能影响正常业务系统。

表的设计,除了自增ID之外,最好不要设置其他主键,以保证能够快速插入。

10.3 数据合并

如果我们秒杀系统是用的专用表存储,在秒杀活动结束后,需要将其和现有数据进行合并。

(交易已经完成,合并的目的是为了方便后续查询)

这个合并可以根据具体情况来做,对于那些“只读”的数据,可以只导入到专门负责读的数据库或者NoSQL数据库中即可。

11 压力测试

对于秒杀系统,上线之前进行压力测试是必不可少的,不仅能够帮助我们优化设计,更重要的能够检测出系统崩溃的边缘及系统的极限在哪里。

只有这样,我们才能合理的设置流量上限,把多余的流量主动抛弃掉,进而保证系统的稳定性。

11.1 压测方法

正压力测试

简单来说:在保证服务器资源不变的情况下,网络请求不断做加法。

每次秒杀活动评估要使用多少服务器资源,承受多少请求。可以通过不断加压的方式,直到系统接近崩溃或者真正崩溃。

如下图所示:

负压力测试

负压力测试如下图所示,也很好理解:在系统正常运行的情况下,逐渐减少支撑系统的服务器资源,观察什么时候系统无法在支撑正常的业务请求。

11.2 压测步骤

知道有哪些测试方法还远远不够,下面介绍的压测步骤才是最重要的内容。

为大家分享8个测试步骤,不止是秒杀系统,其他需要压测的场景也可以按照这个思路进行测试:

1.确定测试目标

压力测试和性能测试不同,压力测试的目标是什么时候系统会接近崩溃,比如需要支持100万的访问量,测试出性能阈值。

2. 确定关键问题

二八原则大家一定要知道,压力测试也是有重点的,系统中只有20%的功能是最常用的,比如秒杀接口、下单、扣减库存。要集中火力测试常用的功能,高度还原真实场景。

3. 确定负载

和上面观点一样,不是每个服务都有高负载,测试时要重点关注高负载的服务,真实场景中服务的负载一定是波动的,并且不是均匀分布的。

4. 搭建环境

搭建环境要和生产环境保持一致。

5. 确定监测指标

提前确定好要重点监测的参数指标,比如:CPU负载、内存使用率、系统吞吐量、带宽阈值等

6. 产生负载

建议优先使用往期的秒杀数据,或者从生产环境中同步数据进行测试根据目标系统的承受要求由脚本驱动测试模拟不同网络环境,对硬件条件有规律的进行测试

7. 执行测试

根据目标系统、关键组件、用负载进行测试、返回监测点的数据。

8. 分析数据

针对测试的目的,对关键服务的压力测试数据进行分析,得出这些服务的承受上限在哪里?

对有波动的负载或者大负载的的服务进行数据分析,明确优化的方向。

项目实战

秒杀系统的项目实战欢迎加入我的学习圈子,邀你进项目组。

总结

总体来说,秒杀系统是十分复杂的,我们要根据自身的情况,选择合适的架构。这篇文章比较系统的介绍了秒杀场景中常见的问题和解决方案。咱们再回顾一下开篇的思维导图:

最后再给大家3个建议:

负载均衡,分而治之。通过负载均衡,将不同的流量划分到不同的机器上,每台机器处理好自己的请求,将自己的性能发挥到极致。这样整个系统的性能也就达到最高了。合理使用并发。Go语言能够完美发挥服务器多核优势,很多可以用并发处理的任务,都可以用Go的协程处理。比如Go处理HTTP请求时每个请求都会在一个goroutine中执行。合理使用异步。异步处理已经被越来越多的开发者所接受,对实时性要求不高的业务都可以用异步来处理,在功能拆解上能达到意想不到的效果。

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