大家也許開發(fā)過(guò)高并發(fā)的系統(tǒng)或者秒殺程序，但肯定都有接觸過(guò)，像電商平臺(tái)的秒殺、搶購(gòu)等活動(dòng)，還有12306春運(yùn)搶票。

活動(dòng)周期短，瞬間流量大(高并發(fā))，技術(shù)在這種情況下，會(huì)發(fā)生和要做的事。

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第一：高并發(fā)

技術(shù)要做的事，一方面優(yōu)化程序，讓程序性能最優(yōu)，單次請(qǐng)求時(shí)間能從50ms優(yōu)化到25ms，那就可以在一秒鐘內(nèi)成功響應(yīng)翻倍的請(qǐng)求了。

另一方面就是增加服務(wù)器，用更大的集群來(lái)處理用戶請(qǐng)求，設(shè)計(jì)好一個(gè)可靠且靈活擴(kuò)充的分布式方案就更加重要了。

第二：時(shí)間短

火熱的秒殺活動(dòng)，真的是一秒鐘以內(nèi)就會(huì)把商品搶購(gòu)一空，而大部分用戶的感受是，提交訂單的過(guò)程卻要等待好幾秒、甚至十幾秒，更糟糕的當(dāng)然是請(qǐng)求報(bào)錯(cuò)。

那么一個(gè)好的秒殺體驗(yàn)，當(dāng)然希望盡可能減少用戶等待時(shí)間，準(zhǔn)確的提示用戶當(dāng)前是否還有商品庫(kù)存。而這些，也是需要有優(yōu)秀的程序設(shè)計(jì)來(lái)保證的。

第三：系統(tǒng)容量預(yù)估

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的時(shí)候，都需要有一個(gè)容量預(yù)估，那就是要提前計(jì)算好，我們?cè)O(shè)計(jì)的系統(tǒng)，要承載多大的數(shù)量級(jí)。

假如線上前端服務(wù)器規(guī)格是8核16G內(nèi)存的服務(wù)器，而提交訂單的處理程序耗時(shí)100ms，那么可以簡(jiǎn)單計(jì)算一下：

上面這個(gè)結(jié)果，對(duì)于秒殺系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，肯定是非常不理想的。

如果能將處理程序耗時(shí)優(yōu)化后，降低到10ms，那么就可以達(dá)到800qps。

如果我們可以把程序繼續(xù)優(yōu)化，能快速區(qū)分開有庫(kù)存和無(wú)庫(kù)存處理，那么無(wú)庫(kù)存時(shí)處理就有可能做到1ms甚至更低的耗時(shí)。這樣無(wú)庫(kù)存時(shí)就能有更好的性能，上萬(wàn)的qps也是可以達(dá)到的。

上面的預(yù)估，都是針對(duì)單機(jī)，那么簡(jiǎn)單的增加前端服務(wù)器，是不是就能有更好的并發(fā)處理量呢?

肯定沒這么簡(jiǎn)單，因?yàn)閿?shù)據(jù)庫(kù)、緩存系統(tǒng)甚至機(jī)房網(wǎng)絡(luò)帶寬都會(huì)成為瓶頸。

于是就要有一個(gè)更好的分布式方案。

第四：好的分布式方案

一個(gè)好的分布式方案，首先當(dāng)然是穩(wěn)定可靠，不要出亂子，然后就是方便擴(kuò)充，最好的效果當(dāng)然是增加一臺(tái)服務(wù)器，并發(fā)處理量可以1:1線性增長(zhǎng)。

比如：?jiǎn)螜C(jī)qps是1k，那么10臺(tái)服務(wù)器可以做到1w，100臺(tái)可以做到10w每秒。

要做到這樣的線性增長(zhǎng)效果，就要杜絕出現(xiàn)瓶頸，否則還是會(huì)代價(jià)太大。

拒絕假的分布式尤其重要，比如：前端服務(wù)器是可以獨(dú)立存在的，但是都依賴集中的一個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或者緩存系統(tǒng)，那最后，一定是集中的那個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)或者緩存系統(tǒng)受不了，同樣無(wú)法做到一個(gè)好的分布式。

第五：關(guān)注系統(tǒng)的瓶頸

大家先有幾個(gè)基本的共識(shí)，系統(tǒng)的處理速度

• 程序內(nèi)數(shù)據(jù)讀寫 > redis > mysql > 磁盤
• 單機(jī)網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求 > 局域網(wǎng)內(nèi)請(qǐng)求 > 跨機(jī)房請(qǐng)求

我們優(yōu)化程序的時(shí)候，盡量用最快的方式，盡量用最簡(jiǎn)短的邏輯。

用redis替代mysql來(lái)保存訂單處理中依賴的數(shù)據(jù)，用程序中的提交的數(shù)據(jù)代替從redis中二次獲取數(shù)據(jù)，比如：商品庫(kù)存信息，用戶訂單信息。

邏輯處理中，把速度快且提前中斷的邏輯放在最前面，比如：驗(yàn)證登錄，驗(yàn)證問答。

我們做分布式方案的時(shí)候，盡量把資源調(diào)用放在最近的地方。

前端服務(wù)器依賴的數(shù)據(jù)盡量就在局域網(wǎng)內(nèi)，如果能在單機(jī)都有讀的redis服務(wù)當(dāng)然更好，程序維護(hù)數(shù)據(jù)響應(yīng)會(huì)復(fù)雜些。

不要出現(xiàn)跨機(jī)房網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，不要出現(xiàn)跨機(jī)房網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，不要出現(xiàn)跨機(jī)房網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求，重要的事情說(shuō)三遍。

第六：什么語(yǔ)言更適合這類系統(tǒng)

課程中用的是PHP語(yǔ)言，開發(fā)這類系統(tǒng)也是沒問題的。

當(dāng)然，像是用golang, ngx_lua可能在高并發(fā)和性能方面會(huì)更有優(yōu)勢(shì)。

如果使用java、.net當(dāng)然也是可以的，作為一個(gè)系統(tǒng)，語(yǔ)言只是工具，更好的設(shè)計(jì)和優(yōu)化，才能達(dá)到最終想要的效果。

有了上面的基本概念，我們接下來(lái)再來(lái)看看，具體運(yùn)行時(shí)，會(huì)出現(xiàn)什么狀況。

下面是一些具體的問題：

問題1：庫(kù)存超賣

只有10個(gè)庫(kù)存，但是一秒鐘有1k個(gè)訂單，怎么能不超賣呢?

核心思想就是保證庫(kù)存遞減是原子性操作，10--返回9，9--返回8，8--返回7。

而不能是讀取出來(lái)庫(kù)存10，10-1=9再更新回去。因?yàn)檫@個(gè)讀取和更新是并發(fā)執(zhí)行的，很可能就會(huì)有1k個(gè)訂單都成功了，而庫(kù)存實(shí)際只有10。

那么，怎么保證原子性操作呢?

1. 數(shù)據(jù)庫(kù)：

update product set left_numleft_num=left_num-1 where left_num>0; 

這里用到的是left_num=left_num-1，如果left_num>0才能執(zhí)行成功，數(shù)據(jù)庫(kù)查詢、更新的時(shí)候有用到鎖，是可以保證更新操作的原子性的。

數(shù)據(jù)庫(kù)性能較差，不建議使用。

2. 分布式鎖

用redis來(lái)做一個(gè)分布式鎖，reids->setnx('lock', 1) 設(shè)置一個(gè)鎖，程序執(zhí)行完成再del這個(gè)鎖。

鎖定的過(guò)程，不利于并發(fā)執(zhí)行，大家都在等待鎖解開，不建議使用。

3. 消息隊(duì)列

將訂單請(qǐng)求全部放入消息隊(duì)列，然后另外一個(gè)后臺(tái)程序一個(gè)個(gè)處理隊(duì)列中的訂單請(qǐng)求。

并發(fā)不受影響，但是用戶等待的時(shí)間較長(zhǎng)，進(jìn)入隊(duì)列的訂單也會(huì)很多，體驗(yàn)上并不好，也不建議使用。

4. redis遞減

通過(guò) redis->incrby('product', -1) 得到遞減之后的庫(kù)存數(shù)。

性能方面很好，同時(shí)體驗(yàn)上也很好，在PHP秒殺課程中，優(yōu)化后就是用的這種方法，而沒有使用上述其他方法，大家應(yīng)該也能對(duì)比了解啦。

問題2：集群怎么來(lái)規(guī)劃

前端服務(wù)器因?yàn)闆]有相互間關(guān)聯(lián)，集群的數(shù)量不受影響。

redis的性能可以達(dá)到每秒幾萬(wàn)次響應(yīng)，所以一個(gè)集群的規(guī)模，也就是redis服務(wù)可以承載的數(shù)量。

比如：一臺(tái)前端服務(wù)器是1~2k的qps(有庫(kù)存時(shí))，那么10臺(tái)+1臺(tái)redis就可以是一個(gè)獨(dú)立的集群，可以支撐1~2w每秒訂單量。

10個(gè)上述的集群就可以做到一秒鐘處理10w~20w的有效訂單。

如果秒殺活動(dòng)的庫(kù)存量在1w以內(nèi)，預(yù)計(jì)參與的人數(shù)在百萬(wàn)左右，那么有一個(gè)集群也就可以搞定。

如果秒殺參與的人數(shù)超過(guò)千萬(wàn)，那么就要用到不止一個(gè)集群了。

問題3：多個(gè)集群的數(shù)據(jù)怎么保持一致性

不要做多集群的數(shù)據(jù)同步，而是用散列，每個(gè)集群的數(shù)據(jù)是獨(dú)立存在的。

假設(shè)，有10個(gè)商品，每個(gè)商品有1w庫(kù)存，規(guī)劃用10個(gè)集群，那么每個(gè)集群有10個(gè)商品，每個(gè)商品是1k庫(kù)存。

每個(gè)集群只需要負(fù)責(zé)把自己的庫(kù)存賣掉即可，至于說(shuō)，會(huì)不會(huì)有用戶知道有10個(gè)集群，然后每個(gè)集群都去搶。

這種情況就不要用程序來(lái)處理了，利用運(yùn)營(yíng)規(guī)則，活動(dòng)結(jié)束后匯總訂單的時(shí)候再去處理就好了。

如果擔(dān)心散列的不合理，比如：某個(gè)集群用戶訪問量特別少，那么可以引入一個(gè)中控服務(wù)，來(lái)監(jiān)控各個(gè)集群的庫(kù)存，然后再做平衡。

問題4：機(jī)器人搶購(gòu)怎么辦：

沒什么太好的辦法，類似DDOS攻擊，只能是讓自身更強(qiáng)大才是王道。

運(yùn)營(yíng)策略上，可以嚴(yán)格控制用戶注冊(cè)，必須登錄，提交訂單的時(shí)候引入圖像驗(yàn)證碼，問答，交互式驗(yàn)證等。