这一次,彻底弄懂“秒杀系统”

【51CTO.com原创稿件】说到“秒杀”,恐怕大多数人想到的就是“双 11”,“促销”,“买买买”等火爆的场面吧 。
 

这一次,彻底弄懂“秒杀系统”

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图片来自 Pexels
大家为了打折商品蜂拥而至,造成电商网站一片繁华的景象 。但作为程序员的我们,看到的却是背后的高并发和可靠性 。无论你处在软件开发的哪个阶段,都希望能够设计一套属于自己的秒杀系统 。
今天我们一起来看看,一套秒杀系统在架构设计上需要有哪些考量:
  • 秒杀场景的特点
  • 系统隔离的设计思路
  • 客户端设计
  • 代理层设计
  • 应用层设计
  • 数据库设计
  • 压力测试
  • 总结
秒杀场景的特点
秒杀场景是电商网站定期举办的活动,这个活动有明确的开始和结束时间,而且参与互动的商品是事先定义好了,参与秒杀商品的个数也是有限制的 。同时会提供一个秒杀的入口,让用户通过这个入口进行抢购 。
总结一下秒杀场景的特点:
  • 定时开始,秒杀时大量用户会在同一时间,抢购同一商品,网站瞬时流量激增 。
  • 库存有限,秒杀下单数量远远大于库存数量,只有少部分用户能够秒杀成功 。
  • 操作可靠,秒杀业务流程比较简单,一般就是下订单减库存 。库存就是用户争夺的“资源”,实际被消费的“资源”不能超过计划要售出的“资源”,也就是不能被“超卖” 。
系统隔离的设计思路
在分析秒杀的特点后,我们发现秒杀活动是有计划的,并且在短时间内会爆发大量的请求 。为了不影响现有的业务系统的正常运行,我们需要把它和现有的系统做隔离 。
即使秒杀活动出现问题也不会影响现有的系统 。隔离的设计思路可以从三个维度来思考 。
  • 业务隔离
  • 技术隔离
  • 数据库隔离
业务隔离
既然秒杀是一场活动,那它一定和常规的业务不同,我们可以把它当成一个单独的项目来看 。在活动开始之前,最好设计一个“热场” 。
“热场”的形式多种多样,例如:分享活动领优惠券,领秒杀名额等等 。“热场”的形式不重要,重要的是通过它获取一些准备信息 。
例如:有可能参与的用户数,他们的地域分布,他们感兴趣的商品 。为后面的技术架构提供数据支持 。
技术隔离
 
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技术隔离架构图
前面有了准备工作,那么从技术上需要有以下几个方面的考虑:
  • 客户端,前端秒杀页面使用专门的页面,这些页面包括静态的 html 和动态的 JS,他们都需要在 CDN 上缓存 。
  • 接入层,加入过滤器专门处理秒杀请求,即使我们扩展再多的应用,使用再多的应用服务器,部署再多的负载均衡器,都会遇到支撑不住海量请求的时候 。
所以,在这一层我们要考虑的是如何做好限流,当超过系统承受范围的时候,需要果断阻止请求的涌入 。
  • 应用层,瞬时的海量请求好比请求的“高峰”,我们架构系统的目的就是“削峰” 。
需要使用服务集群和水平扩展,让“高峰”请求分流到不同的服务器进行处理 。同时,还会利用缓存和队列技术减轻应用处理的压力,通过异步请求的方式做到最终一致性 。
由于是多线程操作,而且商品的额度有限,为了解决超卖的问题,需要考虑进程锁的问题 。
数据库隔离
秒杀活动持续时间短,瞬时数据量大 。为了不影响现有数据库的正常业务,可以建立新的库或者表来处理 。
在秒杀结束以后,需要把这部分数据同步到主业务系统中,或者查询表中 。如果数据量特别巨大,到千万级别甚至上亿,建议使用分表或者分库 。
客户端设计
上面提到的三个隔离维度中,我们对技术维度是最为关心的 。如果说浏览器/客户端是用户接触“秒杀系统”的入口,那么在这一层提供缓存数据就是非常必要的 。
在设计之初,我们会为秒杀的商品生成专门的商品页面和订单页面 。这些页面以静态的 HTML 为主,包括的动态信息尽量少 。
从业务的角度来说,这些商品的信息早就被用户熟识了,在秒杀的时候,他们关心的是如何快速下单 。
既然商品的详情页面和订单页面都是静态生成的,那么就需要定义一个 URL,当要开始秒杀之前,开放这个 URL 给用户访问 。


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