如何设计一个能打的秒杀系统
声明:本人并未参与过真正的秒杀系统设计,以下是本人学习笔记,自测通过,但可能并不完善,仅供参考,若用于生产出现问题,本人概不负责。
本文内容有:
- 秒杀系统设计思路;
- 核心代码;
- 压测配置:
- 总结;
- 项目源码地址
本文主要讲思路,没有将所有代码贴出来,需要代码的文末有源码地址。
一、设计思路
秒杀系统的特点就是并发量大,一秒钟就可能几千几万的请求进来了,如果不使点儿手段,系统分分钟就垮了。下面就探讨一下如何设计一个能打的秒杀系统。
1、限流
首先不考虑业务逻辑,假如有如下一个最简单的接口:
@GetMapping("/test")public String test() {return "success";}
这是一个最简单的没有任何逻辑的接口,但是如果同时有成千上万的请求去访问这个接口,服务器一样会崩掉。所以,高并发系统该做的第一件事就是限流。springcloud项目可以使用hystrix进行限流,springcloud alibaba可以使用sentinel进行限流,那么非springcloud项目呢?guava为我们提供了一个RateLimiter工具类,可以做限流。它主要有漏桶算法和令牌桶算法。
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漏桶算法:一个有洞洞的桶子在水龙头下装水,装一点儿就漏一点儿,但是如果水龙头的水很大,桶里的水迟早会溢出的,溢出就限流。这种适合做限制上传下载速率一类的。
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令牌桶算法:以恒定的速率往桶中放入令牌,每次请求进来,要先从桶中拿令牌,如果没有拿到令牌,请求就被挡掉。这种适合做限流,即限制QPS。
这里应该使用令牌桶算法进行限流,如果没拿到令牌,直接返回“人太多了,挤不进去”的提示。
2、检查用户是否登录
经过第一步的限流,进来的请求应该检查用户是否登录,本项目使用JWT,即先请求登录接口,登录后返回token,请求其他所有接口都在请求头中带上token,然后通过token就可以拿到用户信息。如果没拿到用户信息,就返回“无效的token,请重新登录”的提示。
3、检查商品是否卖完
通过了前两步的校验,就应该检查一下商品是否卖完了,如果卖完了就返回“来迟了,商品已秒杀完”的提示。注意,检查商品是否卖完不能查数据库,否则会很慢。我们可以搞个map,商品id作为key,如果卖完,值就设置为true,否则就是false。
4、将参加秒杀的商品加到redis中
首先搞个ISINREDIS
的key,表示商品是否已经加到redis中了,避免每个请求进来都重复此操作。如果ISINREDIS
值为false,表示redis中还没有秒杀商品。那么就查询出所有参加秒杀的商品,商品id作为key,商品库存作为value,存到redis中,同时将商品id作为key,false作为value,放到第三步的map中,表示该商品没有售完。最后将ISINREDIS
的值设置为true,表示已经将所有参加秒杀的商品加到redis中了。
5、预扣库存
利用redis的decr对商品进行自减,然后对自减后的结果进行判断。如果自减后结果小于0,表示商品已经卖完了,那么就将map中对应的商品id的值设置为true,并且返回“来迟了,商品已秒杀完”的提示。
6、判断是否重复秒杀
如果用户秒杀成功,在秒杀订单入库后,会将用户id和商品id作为key,true作为value存入redis中,表示该用户已经秒杀过该商品了。所以在这里就根据用户id和商品id去redis中判断是否重复秒杀,如果是,就返回“请勿重复秒杀”的提示。
7、异步处理
如果以上校验都通过了,那么就可以处理秒杀了。但是,如果处理每个秒杀请求我们都在数据库进行扣库存、创建订单的操作,也是非常慢的,还有可能压垮数据库。所以我们可以异步处理,即通过了以上校验,就将用户id和商品id作为message发送到MQ中,然后立即给用户返回“排队中”的提示。然后在MQ的消费者端对消息进行消费,拿到用户id和商品id,可以根据商品id查询库存,再次确保库存充足;然后也可以再次判断是否重复秒杀。通过了判断后,就操作数据库,扣减库存,创建秒杀订单。注意扣减库存和创建秒杀订单需要在同一个事务中。
8、超卖问题
超卖问题就是商品库存出现负数的情况。比如库存剩余1了,然后10个用户同时秒杀,在判断库存的时候都是1,所以10个人都能下单成功,最后库存为-9。如何解决?其实本系统中根本就不会出现这样的问题,因为一开始用redis进行了库存预减,而redis命令核心模块是单线程的,所以可以保证不会超卖。如果没有用到redis,也可以给该商品增加一个version字段,每次扣减库存前先查其version,扣减库存的sql加上一个条件,就是version要等于刚才查出来的version。
二、核心代码
@RestController@RequestMapping("/seckill")public class SeckillController {@Autowiredprivate UserService userService;@Autowiredprivate SeckillService seckillService;@Autowiredprivate RabbitMqSender mqSender;// 用来标记商品是否已经加入到redis中的keyprivate static final String ISINREDIS = "isInRedis";// 用goodsId作为key,标记该商品是否已经卖完private Map<Integer, Boolean> seckillOver = new HashMap<Integer, Boolean>();// 用RateLimiter做限流,create(10),可以理解为QPS阈值为10private RateLimiter rateLimiter = RateLimiter.create(10);@PostMapping("/{sgId}")public JsonResult<?> seckillGoods(@PathVariable("sgId") Integer sgId, HttpServletRequest httpServletRequest){// 1. 如果QPS阈值超过10,即1秒钟内没有拿到令牌,就返回“人太多了,挤不进去”的提示if (!rateLimiter.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)) {return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.TRY_AGAIN.getCode(), SeckillGoodsEnum.TRY_AGAIN.getMessage());}// 2. 检查用户是否登录(用户登录后,访问每个接口都应该在请求头带上token,根据token再去拿user)String token = httpServletRequest.getHeader("token");String userId = JWT.decode(token).getAudience().get(0);User user = userService.findUserById(Integer.valueOf(userId));if (user == null) {return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.INVALID_TOKEN.getCode(), SeckillGoodsEnum.INVALID_TOKEN.getMessage());}// 3. 如果商品已经秒杀完了,就不执行下面的逻辑,直接返回商品已秒杀完的提示if (!seckillOver.isEmpty() && seckillOver.get(sgId)) {return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getCode(), SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getMessage());}// 4. 将所有参加秒杀的商品信息加入到redis中if (!RedisUtil.isExist(ISINREDIS)) {List<SeckillGoods> goods = seckillService.getAllSeckillGoods();for (SeckillGoods seckillGoods : goods) {RedisUtil.set(String.valueOf(seckillGoods.getSgId()), seckillGoods.getSgSeckillNum());seckillOver.put(seckillGoods.getSgId(), false);}RedisUtil.set(ISINREDIS, true);}// 5. 先自减,预扣库存,判断预扣后库存是否小于0,如果是,表示秒杀完了Long stock = RedisUtil.decr(String.valueOf(sgId));if (stock < 0) {// 标记该商品已经秒杀完seckillOver.put(sgId, true);return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getCode(), SeckillGoodsEnum.SECKILL_OVER.getMessage());}// 6. 判断是否重复秒杀(成功秒杀并创建订单后,会将userId和goodsId作为key放到redis中)if (RedisUtil.isExist(userId + sgId)) {return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.REPEAT_SECKILL.getCode(), SeckillGoodsEnum.REPEAT_SECKILL.getMessage());}// 7. 以上校验都通过了,就将当前请求加入到MQ中,然后返回“排队中”的提示String msg = userId + "," + sgId;mqSender.send(msg);return new JsonResult<>(SeckillGoodsEnum.LINE_UP.getCode(), SeckillGoodsEnum.LINE_UP.getMessage());}}
三、压测
用jmeter模拟并发请求,测试高并发情况下系统能否扛得住。由于只有一个id为1的商品,所以商品id固定写死1。但是每个用户都要先请求登录接口获取到token才能进行秒杀请求,有点儿麻烦,所以可以先把jwt模块注释掉,把userId当成参数传进去。jmeter配置如下图:
四、总结
秒杀系统的核心就是限流,防止高流量冲垮系统;redis预减库存,解决超卖问题;然后是异步下单,及时返回提示给用户,提升用户体验,同时也减轻数据库的压力。
源码地址:https://github.com/zsllsz/seckill.git
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