第1节 秒杀架构的设计

一、秒杀系统为什么难?(难点在哪里?)

1、场景分析

场景1:QQ即时通讯业务

业务特点:细粒度的数据查询
业务场景:

查询个人用户信息
查询好友列表
查询加入的群列表
......

场景分析:

上述的即时通讯的业务场景可看到,无论是个人用户信息,还是好友列表,这部分数据均是用户自己的信息,只有自己才会查询,所以与他人发生锁冲突的几率极低。即使并发大,数据量大,也可以通过水平切分数据的方式进行支持。

场景2:微博Feed流业务

业务特点:读多写少,少量的锁冲突
业务场景:

加载关注的用户列表
获取用户的Feed消息列表
对消息进行排序
返回排好序的第一页数据

场景分析:

大多数的用户都是读取数据的操作,只有少部分人是写数据操作,当读取数据的时候,对方正在写数据时,会出现一定的锁冲突。

场景3:秒杀业务
业务特点:读多写少,少量的锁冲突
业务场景:

读取是否还有剩余商品(余票),是读取操作。
抢购商品(余票),是写入操作。
剩余商品(余票)的数量是有限的,且是公用资源。

场景分析:

业务场景中,需要发生大量的读取请求,读取的是公共资源,因为公共资源较少,所以需要抢占资源,导致很多写请求进入,出现极大的锁冲突。

2、总结归纳

由上面的三个场景,我们可以看到,其实系统的难度是如何解决数据库锁冲突的问题,秒杀系统的读多好解决,我们引入缓存,即可支撑该读多的操作,但是写多的操作才是解决大量锁冲突的关键。

二、秒杀业务的架构解决方案

架构的解决原则:降低数据层的锁冲突。

架构的解决方案:

降读(降低数据库读取操作):引入缓存
降写(降低数据库读取操作):将请求拦截在上游

系统架构的分层方案:

  1. 浏览器(前端)
  2. 站点层(Tomcat)
  3. 服务层(后台服务)
  4. 数据层(MySQL、Redis)

将请求拦截在上游的方案:

1、浏览器的拦截

请求防重处理:例如每5s只能发起一次请求

2、站点层的拦截

去除无效请求:根据用户id进行计数,控制每个用户id,5秒内只能发起一次请求。

3、服务层的拦截

使用削峰限速:按库存和数据库抗压能力进行请求的透过。

4、数据层

支持高可用:设置两个数据节点,支持高可用。

架构设计上常见的问题及解决方案:

问题1:压力最大的在站点层,如何解决?
解决方案:做服务降低操作,对重复请求进行默认返回。

问题2:站点层如何进行计数?
解决方案:可以引入Redis进行中间件计数,Redis一秒可支持几十万个请求,使用Redis集群即可支持100W的请求。

问题3:Redis为外部中间件,大量的并发会有带宽瓶颈问题,如何解决?
解决方案:可以考虑使用服务本机内存进行计数,虽然违背了微服务无状态化设计,但是这部分数据丢失对服务的影响不大,所以可以考虑。

问题4:采用内存进行计数,如果解决用户访问单一服务器的问题?
解决方案:可以通过Nginx配置通过用户id进行分发请求的策略,这样同一个用户id就会落到同一个站点服务。

问题5:为什么服务层释放请求的数量要按库存数和数据库抗压能力来释放?
解决方案:如果释放的数量大于库存数,一部分请求是失败的,给数据库增加和浪费系统IO,如果大于数据库的抗压能力,数据库会发生宕机,无法办理业务,那导致服务不可用,重启数据库也无法解决。

三、产品的设计折中方案

方案1:支付和下单流程分离

业务分离,可以降低数据库的写压力,例如买票业务,下单后,45分钟内完成支付,支付业务在另一个服务内,另一个数据库内。

方案2:分城市差异化销售流程

不同班次,不同城市,在不同的时间点进行销售,完成业务的分流。

方案3:按钮只能点击一次

页面防重点,这样可以减少页面的无效请求。

方案4:库存的显示粒度加粗

例如显示班次余票,只显示有无余票,并不显示具体余票数,这样缓存信息只需要更新两次。

四、秒杀业务的缓存结构设计

待更新........

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