背景

秒殺活動是絕大部分電商選擇的低價促銷，推廣品牌的方式。既可以給平臺帶來用戶量，還可以提高平臺知名度。一個好的秒殺系統，可以提高平臺系統的穩(wěn)定性和公平性，獲得更好的用戶體驗，提升平臺的口碑，從而提升秒殺活動的最大價值。

本文討論云數據庫Redis版緩存設計高并發(fā)的秒殺系統。

秒殺的特征

秒殺活動對稀少或特價的商品進行定時定量售賣，吸引成大量的消費者進行搶購，但又只有少部分消費者可以下單成功。因此，秒殺活動將在一定時間內產生比平時大幾十倍倍，上百倍的頁面訪問流量和下單請求流量。

秒殺活動可以分為3個階段：

秒殺前：用戶不斷刷新商品詳情頁，頁面請求達到臨時開頭。
秒殺開始：用戶點擊秒殺按鈕，下單請求達到暫時提前。
秒殺后：一部分成功下單的用戶不斷刷新訂單或產生退單操作，大部分用戶繼續(xù)刷新商品詳情頁等待退單機會。

消費者提交的訂單，一般做法是利用數據庫的行級鎖，只有搶到鎖的請求可以進行庫存查詢和下單操作。但是在高并發(fā)的情況下，數據庫無法承受如此大的請求，往往需要整個服務被阻止，在消費者看來就是服務器停機機。

秒殺系統

利用系統的層次結構，在每個階段提前重新驗證，攔截無效流量，可以減少大量無效的流量涌入數據庫。

利用瀏覽器緩存和CDN抗壓靜態(tài)頁面流量

因此，我們需要把秒殺商品詳情頁與普通的商品詳情頁分開。關于秒殺商品詳情頁試圖將能靜態(tài)化的元素靜態(tài)化處理，除了秒殺按鈕需要服務端進行動態(tài)判斷，其他的靜態(tài)數據可以緩存在瀏覽器和CDN上。這樣，秒殺前刷新頁面導致的流量進入服務端的流量只有很小的一部分。

利用識讀分離Redis緩存攔截流量

CDN是第一級流量攔截，第二級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據，讀取分離Redis能支持高達60萬以上qps，完全可以支持需求。

首先通過數據控制模塊，提前將秒殺商品緩存到標識符分離Redis，并設置秒殺開始標記如下：

"goodsId_count":?100?//總數
"goodsId_start":?0???//開始標記
"goodsId_access":?0??//接受下單數

秒殺開始前，服務重新讀取goodsId_Start為0，直接返回未開始。
數據控制模塊將goodsId_start改為1，標志秒殺開始。
服務最大化緩存開始標記位并開始接受請求，并記錄到redis中goodsId_access，商品剩余數量為（goodsId_count-goodsId_access）。
當接受下單數達到goodsId_count后，繼續(xù)攔截所有請求，商品剩余數量為0。

可以拋光，最后成功參與下單的請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入。因此可以控制接受下單數的比例。

利用主從版Redis緩存加速庫存扣量

成功避免下單后，進入下層服務，開始進行訂單信息校驗，庫存扣量。為了避免直接訪問數據庫，我們使用主從版Redis來進行庫存扣量，主從版Redis提供10萬等級的QPS。使用Redis來優(yōu)化庫存查詢，提前攔截秒殺失敗的請求，將大大提高系統的整體穩(wěn)定性。

通過數據控制模塊提前將庫存存入Redis，將每個秒殺商品在Redis中用一個hash結構表示。

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

扣量時，服務器通過請求Redis獲取下單資格，通過以下lua腳本實現，通過Redis是單線程模型，lua可以保證多個命令的原子性。

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預先緩存在Redis，然后調用調用腳本，比直接調用EVAL節(jié)省網絡帶寬：

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

秒殺服務通過判斷Redis是否返回搶購個數n，即可知道此次請求是否扣量成功。

使用主從版Redis實現簡單的消息異步下單入庫

如果商品數量減少的時候，直接操作數據庫即可。如果秒殺的商品是1萬，甚至10萬等級，那數據庫鎖沖突將帶來很大的性能優(yōu)勢。。因此，利用消息組件，當秒殺服務將訂單信息寫入消息變量后，即可認為下單完成，避免直接操作數據庫。

消息模塊組件依然可以使用Redis實現，在R2中用列表數據結構表示。

```java
?????orderList?{
?????????[0]?=?{訂單內容}
?????????[1]?=?{訂單內容}
?????????[2]?=?{訂單內容}
?????????...
?????}

將訂單內容寫入

```java
????LPUSH?orderList?{訂單內容}

初步下單模塊從Redis中順序獲取訂單信息，將訂單寫入數據庫。

```java
?????BRPOP?orderList?0

通過使用Redis作為消息收發(fā)器，異步處理訂單入庫，有效的提高了用戶的下單完成速度。

數據控制模塊管理秒殺數據同步

最開始，利用識別分離Redis進行流量限制，只讓部分流量進入下單。對于下單檢驗失敗和退單等情況，需要讓更多的流量進來。因此，數據控制模塊需要定時將數據庫中的數據進行一定的計算，同步到主從版Redis，同時再同步到讀寫分離的Redis，讓更多的流量進來。

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