“秒殺”問(wèn)題的數(shù)據(jù)庫(kù)和SQL設(shè)計(jì)
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SQL數(shù)據(jù)庫(kù)基礎(chǔ)知識(shí)匯總
SQL數(shù)據(jù)庫(kù)高級(jí)知識(shí)匯總
本文作者：璀璨小二
原文：https://www.cnblogs.com/clphp/
1. 問(wèn)題的來(lái)源最近發(fā)現(xiàn)很多人被類(lèi)似秒殺這樣的設(shè)計(jì)困擾，其實(shí)這類(lèi)問(wèn)題可以很方便地解決，先來(lái)說(shuō)說(shuō)這類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)是什么：
一定要高性能，不然還能叫秒殺嗎？
要強(qiáng)一致性，庫(kù)存只有100個(gè)，不能賣(mài)出去101個(gè)吧？但是庫(kù)存10000實(shí)際只賣(mài)了9999是否允許呢？
既然這里說(shuō)了是秒殺，那往往還會(huì)針對(duì)每個(gè)用戶(hù)有購(gòu)買(mǎi)數(shù)量的限制。
下文的所有解決方案是在 Mysql InnoDB 下做的。因?yàn)橛玫搅撕芏鄶?shù)據(jù)庫(kù)特性。其他的數(shù)據(jù)庫(kù)或其他的數(shù)據(jù)庫(kù)引擎會(huì)有不同的表現(xiàn)，請(qǐng)注意。
2.完全不考慮一致性的方案
2.1 表結(jié)構(gòu)
2.2 方案
表結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn)單，其實(shí)就是一個(gè)user和deal的關(guān)聯(lián)表。誰(shuí)買(mǎi)了多少就插入數(shù)據(jù)唄。首先，還要檢查一下傳過(guò)來(lái)的buy_count是否超過(guò)單人購(gòu)買(mǎi)限制。接下來(lái)，每次插入前執(zhí)行以下以下操作檢查一下是否超賣(mài)即可：select sum(buy_count) from UserDeal where deal_id = ?最后還要檢查一下這個(gè)用戶(hù)是否購(gòu)買(mǎi)過(guò)：select count(*) from UserDeal where user_id = ? and deal_id = ?全都沒(méi)問(wèn)題了就插入數(shù)據(jù)：insert into UserDeal (user_id, deal_id, buy_count) values (?, ?, ?)2.3存在的問(wèn)題
大家別笑，這樣的設(shè)計(jì)你一定做過(guò)，剛畢業(yè)的時(shí)候誰(shuí)沒(méi)設(shè)計(jì)過(guò)這樣的系統(tǒng)??？而且大部分系統(tǒng)對(duì)性能和一致性的要求并沒(méi)有那么高，所以以上的設(shè)計(jì)方案還真是普遍存在的。那就說(shuō)說(shuō)在什么情況下會(huì)出問(wèn)題吧：如果庫(kù)存只剩一個(gè)，兩個(gè)用戶(hù)同時(shí)點(diǎn)購(gòu)買(mǎi)，兩個(gè)人檢查全部成功，最后，就超賣(mài)了。
如果一個(gè)用戶(hù)同時(shí)發(fā)起兩次請(qǐng)求，檢測(cè)部分同樣可能會(huì)同時(shí)通過(guò)，最后，數(shù)據(jù)就異常了。
3.保證單用戶(hù)不會(huì)重復(fù)購(gòu)買(mǎi)
先來(lái)解決最簡(jiǎn)單的問(wèn)題，保證單用戶(hù)不會(huì)重復(fù)購(gòu)買(mǎi)。
其實(shí)只要利用數(shù)據(jù)庫(kù)特性即可，讓我們來(lái)加一個(gè)索引：
alter table UserDeal add unique user_id_deal_id(user_id, deal_id)加上唯一索引后，不僅查詢(xún)性能提高了，插入的時(shí)候如果重復(fù)還會(huì)自動(dòng)報(bào)錯(cuò)。當(dāng)然別忘了在業(yè)務(wù)代碼中 catch 一下這個(gè)異常，并在頁(yè)面上給用戶(hù)友好的提醒。4. 解決超賣(mài)問(wèn)題
4.1 方案
為了解決這個(gè)問(wèn)題，第一個(gè)想到的就是把這幾次操作在事務(wù)中操作。否則無(wú)論怎么改，也都不是原子性的了。但是加完事務(wù)后就完了？上面的select語(yǔ)句沒(méi)有使用for update關(guān)鍵字，所以就算加入了事務(wù)也不會(huì)影響其他人讀寫(xiě)。所以我們只要改一下select語(yǔ)句即可：select sum(buy_count) from UserDeal where deal_id = ? for update4.2 優(yōu)化
剛改完后發(fā)現(xiàn)，問(wèn)題解決了！so easy！步步高點(diǎn)讀機(jī)，哪里不會(huì)點(diǎn)哪里，so easy！但是不對(duì)??！為什么兩個(gè)用戶(hù)操作不同的deal也會(huì)相互影響呢？原來(lái)我們的select語(yǔ)句中的查詢(xún)條件是where deal_id = ?，你以為只會(huì)鎖所有滿(mǎn)足條件的數(shù)據(jù)對(duì)吧？但實(shí)際上，如果你查詢(xún)的條件不在索引中，那么 InnoDB 會(huì)啟用表鎖！那就加一個(gè)索引唄：alter table UserDeal add index ix_deal_id(deal_id)05. 提高性能了
而且事務(wù)都是行鎖，如果你的業(yè)務(wù)場(chǎng)景不是秒殺，操作是分散在各個(gè)單子上的。而且你的壓力不大，那么優(yōu)化到這就夠了。但是，如果你真的會(huì)有幾萬(wàn)人、幾十萬(wàn)人同時(shí)秒殺一個(gè)單子怎么辦？很多交易類(lèi)網(wǎng)站都會(huì)有這樣的活動(dòng)。我們現(xiàn)在思考一下，上面的優(yōu)化好像已經(jīng)是極致了，不僅滿(mǎn)足了一致性，而且性能方面也做了足夠的考量，無(wú)從下手啊！這時(shí)候，只能犧牲一些東西了。
06. 魚(yú)與熊掌不可兼得
6.1 優(yōu)化的思路
性能和一致性常常同時(shí)出現(xiàn)，卻又相互排斥。剛才我們?yōu)榱私鉀Q一致性問(wèn)題帶入了性能問(wèn)題?，F(xiàn)在我們又要為了性能而犧牲一致性了。這里想提高性能的話(huà)，就要去掉事務(wù)了。那么一旦去掉事務(wù)，一致性就沒(méi)辦法保證了，但有些一致性的問(wèn)題并不是那么地嚴(yán)重。所以，這里最關(guān)鍵的就是要想清楚，你的業(yè)務(wù)場(chǎng)景對(duì)什么不能容忍，對(duì)什么可以容忍。不同業(yè)務(wù)場(chǎng)景最后的方案一定是不同的。6.2 秒殺可以容忍什么
本文標(biāo)題說(shuō)的是秒殺，因?yàn)檫@個(gè)業(yè)務(wù)場(chǎng)景很常見(jiàn)，那么我們就來(lái)說(shuō)說(shuō)秒殺。秒殺最怕的是超賣(mài)，但卻可以接受少賣(mài)。什么是少賣(mài)？我有一萬(wàn)份，賣(mài)了9999份，但數(shù)據(jù)庫(kù)里卻說(shuō)已經(jīng)買(mǎi)完了。這個(gè)嚴(yán)重嗎？只要我們能把這個(gè)錯(cuò)誤的量控制在一定比例以?xún)?nèi)并且可以后續(xù)修復(fù)，那這在秒殺中就不是一個(gè)問(wèn)題了。7. 為了性能犧牲一致性的設(shè)計(jì)方案
7.1 去掉了事務(wù)會(huì)發(fā)生什么
在上述的方案中，如果去掉了事務(wù)，單用戶(hù)重復(fù)購(gòu)買(mǎi)是不會(huì)有問(wèn)題的，因?yàn)檫@個(gè)是通過(guò)唯一索引來(lái)實(shí)現(xiàn)的。所以這邊我們主要是去解決超賣(mài)問(wèn)題。既然去掉了事務(wù)，那么
for update鎖行就無(wú)效了，我們可以另辟蹊徑，來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題。7.2 修改表結(jié)構(gòu)
剛才一直沒(méi)有提Deal表，其實(shí)它就是存了一下基本信息，包括最大售賣(mài)量。之前我們是通過(guò)對(duì)關(guān)聯(lián)表進(jìn)行
sum(buy_count)操作來(lái)得到已經(jīng)賣(mài)掉的數(shù)量的，然后進(jìn)行判斷后再進(jìn)行插入數(shù)據(jù)。現(xiàn)在沒(méi)了事務(wù)，這樣的操作就不是原子性的了。所以讓我們來(lái)修改一下Deal表，把已經(jīng)售賣(mài)的量也存放在Deal表中，然后巧妙地把操作轉(zhuǎn)換成一行update語(yǔ)句。7.3 修改執(zhí)行過(guò)程
如果你繼續(xù)先把數(shù)據(jù)查出來(lái)到內(nèi)存中然后再操作，那就不是原子性的了，必定會(huì)出問(wèn)題。這時(shí)候，神奇的update語(yǔ)句來(lái)了：update Deal set buy_count = buy_count + 1 where id = ? and buy_count + 1 <= buy_max如果一單的buy_max是1000，如果有2000個(gè)用戶(hù)同時(shí)操作會(huì)發(fā)生什么？雖然沒(méi)有事務(wù)，但是update語(yǔ)句天然會(huì)有行鎖，前1000個(gè)用戶(hù)都會(huì)執(zhí)行成功，返回生效行數(shù)1。而剩下的1000人不會(huì)報(bào)錯(cuò)，但是生效行數(shù)為0。所以程序中只要判斷update語(yǔ)句的生效行數(shù)就知道是否搶購(gòu)成功了。7.4 還沒(méi)有結(jié)束
update的生效行數(shù)是1，就代表購(gòu)買(mǎi)成功。所以，如果一個(gè)用戶(hù)購(gòu)買(mǎi)成功了，那么就再去UserDeal表中插入一下數(shù)據(jù)。可如果一個(gè)用戶(hù)重復(fù)購(gòu)買(mǎi)了，那么這里也會(huì)出錯(cuò)，所以如果這里出錯(cuò)的話(huà)還需要去操作一下Deal表把剛才購(gòu)買(mǎi)的還回去：update Deal set buy_count = buy_count - 1 where id = ? and buy_count - 1 >= 0這邊理論上不會(huì)出現(xiàn)buy_count - 1 < 0的情況，除非你實(shí)現(xiàn)的不對(duì)。…… 無(wú)圖無(wú)真相，完全混亂了只看文字不清晰，還是來(lái)張完整的流程圖吧！
毫無(wú)破綻?。〔皇钦f(shuō)要犧牲一致性嗎？為什么沒(méi)看到？因?yàn)樯厦娴牧鞒虉D還沒(méi)有考慮數(shù)據(jù)庫(kù)故障或者網(wǎng)絡(luò)故障，最后還是來(lái)一張最完整的流程圖吧：
仔細(xì)看一下整張流程圖，最終就這幾種情況：執(zhí)行成功
無(wú)庫(kù)存
回滾成功
損失庫(kù)存
最后還是提醒一句，千萬(wàn)不要過(guò)度優(yōu)化，第一個(gè)使用事務(wù)的方案其實(shí)已經(jīng)夠好了！8. 不要過(guò)度優(yōu)化
除非你的業(yè)務(wù)特殊，全中國(guó)幾十萬(wàn)人幾百萬(wàn)人會(huì)同時(shí)來(lái)買(mǎi)，那才有必要犧牲一下一致性提升性能。對(duì)了，如果是像雙十一或者小米這樣子的搶購(gòu)，上面的方案也是不夠的…
——End——
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