背景

秒殺活動(dòng)是絕大部分電商選擇的低價(jià)促銷，推廣品牌的方式。不僅可以給平臺(tái)帶來(lái)用戶量，還可以提高平臺(tái)知名度。一個(gè)好的秒殺系統(tǒng)，可以提高平臺(tái)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和公平性，獲得更好的用戶體驗(yàn)，提升平臺(tái)的口碑，從而提升秒殺活動(dòng)的***價(jià)值。

本次主要討論阿里云云數(shù)據(jù)庫(kù)Redis緩存設(shè)計(jì)高并發(fā)的秒殺系統(tǒng)。

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秒殺的特征

秒殺活動(dòng)對(duì)稀缺或者特價(jià)的商品進(jìn)行定時(shí)，定量售賣，吸引成大量的消費(fèi)者進(jìn)行搶購(gòu)，但又只有少部分消費(fèi)者可以下單成功。因此，秒殺活動(dòng)將在較短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生比平時(shí)大數(shù)十倍，上百倍的頁(yè)面訪問(wèn)流量和下單請(qǐng)求流量。

秒殺活動(dòng)可以分為3個(gè)階段：

秒殺前：用戶不斷刷新商品詳情頁(yè)，頁(yè)面請(qǐng)求達(dá)到瞬時(shí)峰值。

秒殺開(kāi)始：用戶點(diǎn)擊秒殺按鈕，下單請(qǐng)求達(dá)到瞬時(shí)峰值。

秒殺后：一部分成功下單的用戶不斷刷新訂單或者產(chǎn)生退單操作，大部分用戶繼續(xù)刷新商品詳情頁(yè)等待退單機(jī)會(huì)。

消費(fèi)者提交訂單，一般做法是利用數(shù)據(jù)庫(kù)的行級(jí)鎖。只有搶到鎖的請(qǐng)求可以進(jìn)行庫(kù)存查詢和下單操作。但是在高并發(fā)的情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)無(wú)法承擔(dān)如此大的請(qǐng)求，往往會(huì)使整個(gè)服務(wù)blocked，在消費(fèi)者看來(lái)就是服務(wù)器宕機(jī)。

秒殺系統(tǒng)

系統(tǒng)架構(gòu)圖

秒殺系統(tǒng)的流量雖然很高，但是實(shí)際有效流量是十分有限的。利用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，在每個(gè)階段提前校驗(yàn)，攔截?zé)o效流量，可以減少大量無(wú)效的流量涌入數(shù)據(jù)庫(kù)。

利用瀏覽器緩存和CDN抗壓靜態(tài)頁(yè)面流量

秒殺前，用戶不斷刷新商品詳情頁(yè)，造成大量的頁(yè)面請(qǐng)求。所以，我們需要把秒殺商品詳情頁(yè)與普通的商品詳情頁(yè)分開(kāi)。對(duì)于秒殺商品詳情頁(yè)盡量將能靜態(tài)化的元素盡量靜態(tài)化處理，除了秒殺按鈕需要服務(wù)端進(jìn)行動(dòng)態(tài)判斷，其他的靜態(tài)數(shù)據(jù)可以緩存在瀏覽器和CDN上。這樣，秒殺前刷新頁(yè)面導(dǎo)致的流量進(jìn)入服務(wù)段的流量只有很小的一部分

利用阿里云讀寫分離Redis緩存攔截流量

CDN是***級(jí)流量攔截，第二級(jí)流量攔截我們使用支持讀寫分離的阿里云Redis。在這一階段我們主要讀取數(shù)據(jù)，讀寫分離Redis能支持高大60萬(wàn)以上qps的，完全可以支持需求。

首先通過(guò)數(shù)據(jù)控制模塊，提前將秒殺商品的緩存到阿里云讀寫分離Redis，并設(shè)置秒殺開(kāi)始標(biāo)記：

秒殺開(kāi)始前，服務(wù)集群讀取goodsId_Start為0，直接返回未開(kāi)始。

數(shù)據(jù)控制模塊將goodsId_start改為1，標(biāo)志秒殺開(kāi)始。

服務(wù)集群緩存開(kāi)始標(biāo)記位并開(kāi)始接受請(qǐng)求，并記錄到redis中g(shù)oodsId_access，商品剩余數(shù)量為(goodsId_count - goodsId_access)。

當(dāng)接受下單數(shù)達(dá)到goodsId_count后，繼續(xù)攔截所有請(qǐng)求，商品剩余數(shù)量為0

可以看出，***成功參與下單的請(qǐng)求只有少部分可以被接受。在高并發(fā)的情況下，允許稍微多的流量進(jìn)入。因此可以控制接受下單數(shù)的比例。

利用阿里云主從版Redis緩存加速庫(kù)存扣量

成功參與下單，進(jìn)入下層服務(wù)，開(kāi)始進(jìn)行訂單信息校驗(yàn)，庫(kù)存扣量。為了避免直接訪問(wèn)數(shù)據(jù)庫(kù)，我們使用阿里云主從版Redis來(lái)進(jìn)行庫(kù)存扣量，阿里云主從版Redis提供10萬(wàn)級(jí)別的QPS。我們使用Redis來(lái)優(yōu)化庫(kù)存查詢，提前攔截秒殺失敗的請(qǐng)求，將大大提高系統(tǒng)的整體吞吐量。我們也是通過(guò)數(shù)據(jù)控制模塊提前將庫(kù)存存入Redis；

//我們將每個(gè)秒殺商品在redis中用一個(gè)hash結(jié)構(gòu)表示

扣量時(shí)，服務(wù)器通過(guò)請(qǐng)求Redis獲取下單資格，我們通過(guò)lua腳本實(shí)現(xiàn)，由于Redis時(shí)單線程模型，lua可以保證多個(gè)命令的原子性；

lua腳本：

先使用SCRIPT LOAD將lua腳本提前緩存在Redis，然后調(diào)用EVALSHA調(diào)用腳本，比直接調(diào)用EVAL節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬：

秒殺服務(wù)通過(guò)判斷Redis是否返回?fù)屬?gòu)個(gè)數(shù)n，即可知道此次請(qǐng)求是否扣量成功。

使用阿里云主從版Redis實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的消息隊(duì)列異步下單入庫(kù)

扣量完成后，需要進(jìn)行訂單入庫(kù)。如果商品數(shù)量較少的時(shí)候，直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)即可。如果秒殺的商品是1萬(wàn)，甚至10萬(wàn)級(jí)別，那數(shù)據(jù)庫(kù)鎖沖突將帶來(lái)很大的性能瓶頸。因此，利用消息隊(duì)列組件，當(dāng)秒殺服務(wù)將訂單信息寫入消息隊(duì)列后，即可認(rèn)為下單完成，避免直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)。

消息隊(duì)列組件依然可以使用Redis實(shí)現(xiàn)，在R2中用list數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示：

將訂單內(nèi)容寫入Redis:

異步下單模塊從Redis中順序獲取訂單信息，并將訂單寫入數(shù)據(jù)庫(kù)：

我們通過(guò)使用Redis作為消息隊(duì)列，異步處理訂單入庫(kù)，有效的提高了用戶的下單完成速度。

數(shù)據(jù)控制模塊，管理秒殺數(shù)據(jù)同步

最開(kāi)始，我們利用阿里云讀寫分離Redis進(jìn)行流量限制，只讓部分流量進(jìn)入下單。對(duì)于下單檢驗(yàn)失敗和退單等情況，我們需要讓更多的流量進(jìn)來(lái)。因此，數(shù)據(jù)控制模塊需要定時(shí)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行一定的計(jì)算，同步到主從版Redis，同時(shí)再同步到讀寫分離的Redis，讓更多的流量進(jìn)來(lái)。