解密Redis助力雙11背后電商秒殺系統(tǒng)(推薦)

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。既可以給平臺(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)的最大價(jià)值。

本文討論云數(shù)據(jù)庫(kù)Redis版緩存設(shè)計(jì)高并發(fā)的秒殺系統(tǒng)。

秒殺的特征

秒殺活動(dòng)對(duì)稀少或特價(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)將在一定時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生比平時(shí)大幾十倍倍，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)到臨時(shí)開頭。
• 秒殺開始：用戶點(diǎn)擊秒殺按鈕，下單請(qǐng)求達(dá)到暫時(shí)提前。
• 秒殺后：一部分成功下單的用戶不斷刷新訂單或產(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)者提交的訂單，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)法承受如此大的請(qǐng)求，往往需要整個(gè)服務(wù)被阻止，在消費(fèi)者看來(lái)就是服務(wù)器停機(jī)機(jī)。

秒殺系統(tǒng)

利用系統(tǒng)的層次結(jié)構(gòu)，在每個(gè)階段提前重新驗(yàn)證，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

因此，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。關(guān)于秒殺商品詳情頁(yè)試圖將能靜態(tài)化的元素靜態(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)端的流量只有很小的一部分。

利用識(shí)讀分離Redis緩存攔截流量

CDN是第一級(jí)流量攔截，第二級(jí)流量攔截我們使用支持讀寫分離的Redis。在這一階段我們主要讀取數(shù)據(jù)，讀取分離Redis能支持高達(dá)60萬(wàn)以上qps，完全可以支持需求。

首先通過(guò)數(shù)據(jù)控制模塊，提前將秒殺商品緩存到標(biāo)識(shí)符分離Redis，并設(shè)置秒殺開始標(biāo)記如下：

"goodsId_count": 100 //總數(shù)
"goodsId_start": 0 //開始標(biāo)記
"goodsId_access": 0 //接受下單數(shù)

• 秒殺開始前，服務(wù)重新讀取goodsId_Start為0，直接返回未開始。
• 數(shù)據(jù)控制模塊將goodsId_start改為1，標(biāo)志秒殺開始。
• 服務(wù)最大化緩存開始標(biāo)記位并開始接受請(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。

可以拋光，最后成功參與下單的請(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。

利用主從版Redis緩存加速庫(kù)存扣量

成功避免下單后，進(jìn)入下層服務(wù)，開始進(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)，我們使用主從版Redis來(lái)進(jìn)行庫(kù)存扣量，主從版Redis提供10萬(wàn)等級(jí)的QPS。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)的整體穩(wěn)定性。

通過(guò)數(shù)據(jù)控制模塊提前將庫(kù)存存入Redis，將每個(gè)秒殺商品在Redis中用一個(gè)hash結(jié)構(gòu)表示。

"goodsId" : {
 "Total": 100
 "Booked": 100
}

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

local n = tonumber(ARGV[1])
if not n or n == 0 then
 return 0
end
local vals = redis.call("HMGET", KEYS[1], "Total", "Booked");
local total = tonumber(vals[1])
local blocked = tonumber(vals[2])
if not total or not blocked then
 return 0
end
if blocked + n = total then
 redis.call("HINCRBY", KEYS[1], "Booked", n)
 return n;
end
return 0

先使用SCRIPT LOAD將lua腳本EVALSHA預(yù)先緩存在Redis，然后調(diào)用調(diào)用腳本，比直接調(diào)用EVAL節(jié)省網(wǎng)絡(luò)帶寬：

redis 127.0.0.1:6379>SCRIPT LOAD "lua code"
"438dd755f3fe0d32771753eb57f075b18fed7716"
redis 127.0.0.1:6379>EVAL 438dd755f3fe0d32771753eb57f075b18fed7716 1 goodsId 1

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。

使用主從版Redis實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的消息異步下單入庫(kù)

如果商品數(shù)量減少的時(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)等級(jí)，那數(shù)據(jù)庫(kù)鎖沖突將帶來(lái)很大的性能優(yōu)勢(shì)。。因此，利用消息組件，當(dāng)秒殺服務(wù)將訂單信息寫入消息變量后，即可認(rèn)為下單完成，避免直接操作數(shù)據(jù)庫(kù)。

消息模塊組件依然可以使用Redis實(shí)現(xiàn)，在R2中用列表數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)表示。

```java
  orderList {
   [0] = {訂單內(nèi)容}
   [1] = {訂單內(nèi)容}
   [2] = {訂單內(nèi)容}
   ...
  }

將訂單內(nèi)容寫入

```java
 LPUSH orderList {訂單內(nèi)容}

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

```java
  BRPOP orderList 0

通過(guò)使用Redis作為消息收發(fā)器，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

最開始，利用識(shí)別分離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，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)。

總結(jié)

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