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秒杀系统原理(一文搞懂秒杀系统,欢迎参与开源,提交PR,提高竞争力。早日上岸,升职加薪。)

时间2025-09-19 12:04:37分类IT科技浏览5779
导读:前言 秒杀和高并发是面试的高频考点,也是我们做电商项目必知必会的场景。...

前言

秒杀和高并发是面试的高频考点              ,也是我们做电商项目必知必会的场景               。欢迎大家参与我们的开源项目                      ,提交PR        ,提高竞争力                      。早日上岸       ,升职加薪       。

知识点详解

秒杀系统架构图

秒杀流程图

秒杀系统设计

这篇文章一万多字                      ,详细解答了大家在面试中经常被问到的秒杀问题               ,对做秒杀项目的朋友也应该有帮助               。

欢迎大家交流讨论              、点赞                      、收藏        、转发                      。

本文除了结合我的项目经验       、也感谢GoFrame作者强哥的帮助                      、我的好友苏三哥的帮助(公众号:苏三说技术)               、以及机械工业出版社的《Go语言高级开发与实战》 的帮助       。

文章中的图片会压缩       ,高清版思维导图可以关注我的公众号 程序员升职加薪之旅                       ,回复:“秒杀              ” 领取        。

1. 瞬时高并发

瞬时高并发是秒杀项目的典型问题               ,常规的架构设计和代码实现在一般活动中可以应对,但是却经受不住瞬时高并发的考验                      。

这也是为什么秒杀能成为一个面试高频考点              。

本文从浅入深                      ,先将业务再讲原理                       ,先讲问题再将方案,先讲理论再上代码        。

也欢迎大家加入我的 学习圈子              ,参与到我使用GoFrame开源的电商项目中                       ,欢迎star:

https://github.com/wangzhongyang007/goframe-shop-v2

https://github.com/gogf/gf

秒杀业务的场景

预抢购业务:活动未正式开始前        ,先进行活动预约                       。在真正秒杀的时间点              ,很多数据都是预处理好的了                      ,可以很大程度削减系统压力              。比如:活动预约       、订金预约                      、火车票预约等

分批抢购业务:分时段多场次抢购        ,比如我们熟悉的京东满减优惠券就是分场次开放的       ,整点抢购。

实时秒杀:这是最有难度的秒杀场景                      ,比如双11晚上0点秒杀               ,在这个时间点前后会涌入高并发流量:频繁刷新页面               、疯狂点击抢购按钮、甚至利用机器模拟请求                       。

下面就按照思维导图的顺序       ,为大家展开聊聊如何做好秒杀系统的设计?

2. 活动页面

活动页面是用户流量的第一入口                      ,是并发量最大的地方                      。

如果这些流量都直接访问服务端               ,服务端会因为承受不住这么大的压力,而直接挂掉。

活动页面绝大多数内容是固定的                      ,比如:商品名称                      、商品描述                       、图片等               。

为了减少不必要的服务端请求                       ,通常情况下,会对活动页面做静态化处理                      。

因为用户浏览商品等常规操作              ,并不会请求到服务端       。只有到了秒杀时间点                       ,并且用户主动点了秒杀按钮才允许访问服务端               。

CDN

更进一步        ,只做页面静态化还不够              ,因为用户分布在全国各地                      ,有些人在北京        ,有些人在上海       ,有些人在深圳                      ,地域相差很远               ,网速各不相同                      。

如何才能让用户最快访问到活动页面呢?

这就需要使用CDN       ,它的全称是Content Delivery Network                      ,即内容分发网络       。

使用户能够就近获取所需内容               ,提高用户访问活动页面的响应速度和命中率        。

3 秒杀按钮

如果你也参与过秒杀活动,应该有这样的体会:因为担心错过秒杀时间                      ,会提前进入活动页面                       ,并且不断的刷新页面                      。

很多秒杀活动在活动开始前,秒杀按钮是置灰              ,不可点击的              。只有到了秒杀时间点那一时刻                       ,秒杀按钮才会自动点亮        ,变成可点击的        。

往往在秒杀开始之前              ,很多用户已经迫不及待了                      ,通过不停刷新页面        ,争取在第一时间看到秒杀按钮的点亮                       。

大家思考一个问题:这个活动页面是静态的       ,我们在静态页面中如何控制秒杀按钮                      ,只在秒杀时间点时才点亮呢?

答案就是:使用js文件控制              。

为了性能考虑               ,我们一般会将css、js和图片等静态资源文件提前缓存到CDN上       ,让用户能够就近访问秒杀页面。

更新CDN

我们还要考虑一个问题:CDN上的js文件要如何更新呢?

我们可以通过在js中设置标记的方式来设置按钮的状态                      ,比如isBegin=true代表活动开始               ,isBegin=false代表活动未开始                       。

秒杀开始之前,js标志为false                      ,秒杀活动开始时设置为true                      。为了达到这个效果                       ,我们另外还需要一个随机参数用来主动刷新CDN。

当秒杀开始的时候系统会生成一个新的js文件,此时标志为true              ,并且随机参数生成一个新值                       ,然后同步给CDN               。由于有了这个随机参数        ,CDN不会缓存数据              ,每次都能从CDN中获取最新的js代码                      。

前端骚操作

除了使用CDN降低请求压力                      ,前端还可以加一个定时器        ,控制请求频率       ,比如:10秒之内                      ,只允许发起一次请求       。

如果用户点击了一次秒杀按钮               ,则在10秒之内置灰       ,不允许再次点击                      ,等到过了时间限制               ,又允许重新点击该按钮               。

4 读多写少

秒杀是非常典型的“读多写少                      ”场景                      。

在秒杀的过程中,系统一般会先查一下库存是否足够                      ,如果库存充足才允许下单                       ,写数据库       。如果不够,则直接返回该商品已经抢完        。

由于大量用户抢少量商品              ,只有极少部分用户能够抢成功                       ,所以绝大部分用户在秒杀时        ,库存其实是不足的              ,系统会直接返回该商品已经抢完                      。

如果有数十万的请求过来                      ,并发请求数据库查库存是否足够        ,此时数据库可能会挂掉              。

因为数据库的连接资源非常有限       ,MySQL这类关系型数据库是无法同时支持这么多的连接        。

那怎么办呢?

我们应该使用nosql缓存                      ,比如:redis                       。

注意:即便用了redis               ,在高并发场景下也需要部署多个节点              。

5 缓存

通常情况下       ,我们需要在redis中保存商品信息                      ,包括:商品id              、商品名称                       、规格属性        、库存等信息               ,同时数据库中也要有相关信息,毕竟缓存并不完全可靠。

用户在点击秒杀按钮                      ,请求秒杀接口的过程中                       ,传入的商品id参数,服务端需要校验该商品是否合法                       。

大致流程如下图所示:

根据商品id              ,先从缓存中查询商品                       ,如果商品存在        ,则参与秒杀                      。 如果不存在              ,则需要从数据库中查询商品: 如果存在                      ,则将商品信息放入缓存        ,然后参与秒杀。 如果商品不存在       ,则直接提示失败               。

这个过程表面上看起来是OK的                      ,但是如果深入分析               ,会发现一些问题                      。

为了方便大家理解       ,也科普一下缓存常用问题:

5.1 缓存击穿

比如商品A第一次秒杀时                      ,缓存中是没有数据的               ,但数据库中有       。虽说上面有从数据库中查到数据,放入缓存的逻辑               。

但是在高并发下                      ,同一时刻会有大量的请求                       ,都在秒杀同一件商品,这些请求同时去查缓存没有命中              ,然后又同时访问数据库                      。结果悲剧了                       ,数据库可能扛不住压力        ,直接挂掉       。

如何解决这个问题呢?

这就需要加锁              ,最好使用分布式锁                      ,思路见下图:

预热

针对这种情况        ,我们最好在项目启动之前       ,先把缓存进行预热        。

事先把参与秒杀的所有商品                      ,同步到缓存中               ,这样商品基本都能直接从缓存中获取到       ,就不会出现缓存击穿的问题了                      。

是不是上面加锁这一步可以不需要了?

双保险

表面上看起来                      ,确实可以不需要              。但是真实环境是比较复杂的               ,我们要考虑到意外情况,比如:

缓存中设置的过期时间不对                      ,缓存提前过期了 或者缓存被不小心删除了 或者缓存设置的时间过短                       ,在秒杀活动结束前同时到期了

如果不加锁,上面这些情况很可能出现缓存击穿的问题        。

活动数据预缓存+分布式锁              ,相当于上了双保险                       。

5.2 缓存穿透

如果有大量的请求传入商品id                       ,并且在缓存和数据库中都不存在        ,这些请求就都会穿透过缓存              ,而直接访问数据库了              。这就是典型的缓存穿透。

如果没有加锁的话很可能造成服务不可用                       。

由于前面已经加了锁                      ,所以即使这里的并发量很大        ,也不会导致数据库直接挂掉                      。但很显然这些请求的处理性能并不好。

有没有更好的解决方案?

布隆过滤器你值得拥有

简单来说       ,布隆过滤器(BloomFilter)是一种数据结构               。特点是存在性检测                      ,如果布隆过滤器中不存在               ,那么实际数据一定不存在;如果布隆过滤器中存在       ,实际数据不一定存在                      。相比于传统数据结构(如:List              、Set                      、Map等)来说                      ,它更高效               ,占用空间更少       。缺点是它对于存在的判断是具有概率性               。

引入布隆过滤器后的流程如下:

系统根据商品id,先从布隆过滤器中查询该id是否存在 如果存在则允许从缓存中查询数据 如果不存在                      ,则直接返回失败                      。 数据一致性

虽说该方案可以解决缓存穿透问题                       ,但是又会引出另外一个问题:布隆过滤器中的数据如何跟缓存中的数据保持一致?

这就要求,如果缓存中数据有更新              ,就要及时同步到布隆过滤器中       。

如果数据同步失败了                       ,还需要增加重试机制        ,而且跨数据源              ,能保证数据的实时一致性吗?

显然是不能的        。

应用场景

布隆过滤器建议使用在缓存数据更新很少的场景中                      。

如果缓存数据更新非常频繁                      ,又该如何处理呢?

巧妙的设计

我们可以把不存在的商品id也缓存起来              。

下次        ,再有该商品id的请求过来       ,则也能从缓存中查到数据                      ,只不过该数据比较特殊               ,表示商品不存在        。 需要特别注意的是       ,这种特殊缓存设置的超时时间应该尽量短一点                       。

6 库存问题

秒杀场景中的库存问题是比较复杂的                      ,可不是简单的库存减1就ok了~

真正的秒杀场景               ,不是说扣完库存,就完事了              。如果用户在一段时间内                      ,还没完成支付                       ,扣减的库存是要加回去的。

预扣库存

在这里为大家介绍预扣库存的概念,预扣库存的主要流程如下:

扣减库存中除了上面说到的 预扣库存 和 回退库存 之外              ,还需要特别注意的是 库存不足 和 库存超卖 问题                       。

下面逐个为大家解释:

6.1 数据库扣减库存

使用数据库扣减库存                       ,是最简单的实现方案了        ,假设扣减库存的update sql如下:

updateproductsetstock=stock-1whereid=123;

这种写法对于扣减库存是没有问题的              ,但如何控制库存不足的情况下                      ,不让用户操作呢?

这就需要在update之前        ,先查一下库存是否足够了                      。

伪代码如下:

intstock=product.getStockById(123); if(stock>0){ intcount=product.updateStock(123); if(count>0){ addOrder(123); } }

大家有没有发现这段代码的问题?

问题就是查询操作和更新操作不是原子性的       ,会导致在并发的场景下                      ,出现库存超卖的情况。

有些同学可能会说:这简单               ,加把锁不就搞定了               。

确实可以       ,但是性能不够好                      ,我们做秒杀一定要考虑高并发               ,考虑到性能问题                      。

优雅的方案

优雅的处理方案:基于数据库的乐观锁,这样会少一次数据库查询                      ,而且能够天然的保证数据操作的原子性       。

只需将上面的sql稍微调整一下:

updateproductsetstock=stock-1whereid=product_idandstock>0;

在sql最后加上:stock > 0                       ,就能保证不会出现超卖的情况               。

进一步思考:

我们都知道数据库连接是非常昂贵的资源,在高并发的场景下              ,可能会造成系统雪崩                      。而且                       ,容易出现多个请求        ,同时竞争行锁的情况              ,造成相互等待                      ,从而出现死锁的问题       。

除了上述方案有没有更好的办法呢?

当然有了        ,nosql要比关系型数据库性能好很多       ,我们可以使用redis扣减库存:

6.2 redis扣减库存

redis的incr方法是原子性的                      ,可以用该方法扣减库存        。伪代码如下:

booleanexist=redisClient.query(productId,userId); if(exist){ return-1; } intstock=redisClient.queryStock(productId); if(stock<=0){ return0; } redisClient.incrby(productId,-1); redisClient.add(productId,userId); return1;

代码流程如下:

先判断该用户有没有秒杀过该商品               ,如果已经秒杀过       ,则直接返回-1                      。 查询库存                      ,如果库存小于等于0               ,则直接返回0,表示库存不足              。 如果库存充足                      ,则扣减库存                       ,然后将本次秒杀记录保存起来        。然后返回1,表示成功                       。

估计很多小伙伴              ,一开始都会按这样的思路写代码              。

但仔细想想会发现                       ,这段代码也有问题。有什么问题呢?

如果在高并发下        ,有多个请求同时查询库存              ,当时都大于0                       。由于查询库存和更新库存非原则操作                      ,则会出现库存为负数的情况        ,即库存超卖                      。

其实解决这个问题也很简单       ,我们回忆一下上面数据库扣减库存的原子操作                      ,redis扣减库存同样适用这个思路               ,为了解决上面的问题       ,代码优化如下:

booleanexist=redisClient.queryJoined(productId,userId); if(exist){ return-1; } if(redisClient.incrby(productId,-1)<0){ return0; } redisClient.add(productId,userId); return1;

该代码主要流程如下:

先判断该用户有没有秒杀过该商品                      ,如果已经秒杀过               ,则直接返回-1。 扣减库存,判断返回值是否小于0                      ,如果小于0                       ,则直接返回0,表示库存不足               。 如果扣减库存后              ,返回值大于或等于0                       ,则将本次秒杀记录保存起来                      。然后返回1        ,表示成功       。

这个方案已经比较优雅了              ,但是还不够好               。

如果在高并发场景中                      ,有多个请求同时扣减库存        ,大多数请求的incrby操作之后       ,结果都会小于0                      。

虽说                      ,库存出现负数               ,不会出现超卖的问题       。但由于这里是预减库存       ,如果负数值负的太多的话                      ,后面万一要回退库存时               ,就会导致库存不准        。

那么,有没有更好的方案呢?

6.3 Lua脚本扣减库存

Redis在2.6版本推出了 Lua 脚本功能                      ,允许开发者使用Lua语言编写脚本传到Redis中执行                      。

使用Lua脚本的好处如下:

减少网络开销:可以将多个请求通过脚本的形式一次发送                       ,减少网络时延 原子操作:redis会将整个脚本作为一个整体执行,中间不会被其他请求插入              。因此在脚本执行过程中无需担心会出现竞态条件              ,无需使用事务 复用:客户端发送的脚本会永久存在redis中                       ,这样其他客户端可以复用这一脚本        ,而不需要使用代码完成相同的逻辑

Go语言要执行lua脚本也是很简单的              ,有很多依赖库可以使用:

上述lua代码的流程如下:

先判断商品id是否存在                      ,如果不存在则直接返回        。 获取该商品id的库存        ,判断库存如果是-1       ,则直接返回                      ,表示不限制库存                       。 如果库存大于0               ,则扣减库存              。 如果库存等于0       ,是直接返回                      ,表示库存不足。

7 分布式锁

上文咱们提到过               ,秒杀的数据获取流程:

需要先从缓存中查商品是否存在 如果不存在,则会从数据库中查商品 如果数据库存在                      ,则将该商品放入缓存中                       ,然后返回 如果数据库中没有,则直接返回失败                       。

大家试想一下              ,如果在高并发下                       ,有大量的请求都去查一个缓存中不存在的商品        ,这些请求都会直接打到数据库                      。数据库由于承受不住压力              ,而直接挂掉。

那么如何解决这个问题呢?

这就需要用redis分布式锁了               。

下面带着大家详解一下分布式锁

7.1 setNx加锁

使用redis的分布式锁                      ,首先想到的是setNx命令                      。

Redis Setnx(SET if Not eXists) 命令在指定的 key 不存在时        ,为 key 设置指定的值       。

if(redis.setnx(lockKey,val)==1){ redis.expire(lockKey,timeout); }

用该命令可以加锁       ,但和后面的设置超时时间是分开的                      ,并非原子操作               。

假如加锁成功了               ,但是设置超时时间失败了       ,该lockKey就变成永不失效的了                      。在高并发场景中                      ,该问题会导致非常严重的后果       。

那么               ,有没有保证原子性的加锁命令呢?

7.2 set加锁

使用redis的set命令,它可以指定多个参数        。

result,err:=redis.set(lockKey,requestId,"NX","PX",expireTime); if err!=nil{ panic(err) } if("OK".equals(result)){ returntrue; } returnfalse;

其中:

lockKey:锁的标识 requestId:请求id NX:只在键不存在时                      ,才对键进行设置操作                      。 PX:设置键的过期时间为 millisecond 毫秒              。 expireTime:过期时间

由于该命令只有一步                       ,所以它是原子操作        。

7.3 释放锁

细心的小伙伴可能注意到了一个问题:在加锁时,既然已经有了lockKey锁标识              ,为什么还需要记录requestId呢?

答:requestId是在释放锁的时候用的                       。

if(redis.get(lockKey).equals(requestId)){ redis.del(lockKey); returntrue; } returnfalse;

在释放锁的时候                       ,只能释放本次请求加的锁        ,不允许释放其他请求加的锁              。

这里为什么要用requestId              ,用userId不行吗?

如果用userId的话                      ,假设本次请求流程走完了        ,准备删除锁。此时       ,巧合另外一个请求使用相同的userId加锁成功                       。而本次请求删除锁的时候                      ,删除的其实是本应该加锁成功的锁(新的请求的锁)               ,所以不我们不能以userId为加锁标识       ,而应该用每次的requestId为加锁标识                      。

当然使用lua脚本也能避免该问题                      ,它能保证原子操作:查询锁是否存在和删除锁具有原子性。

ifredis.call(get,KEYS[1])==ARGV[1]then returnredis.call(del,KEYS[1]) else return0 end

7.4 自旋锁

上面的加锁方法看起来好像没有问题               ,但如果你仔细想想,如果有1万个请求同时去竞争那把锁                      ,可能只有一个请求是成功的                       ,其余的9999个请求都会失败               。

在秒杀场景下,会有什么问题?

答:每1万个请求              ,有1个成功                      。再1万个请求                       ,有1个成功       。如此下去        ,直到库存不足               。这就变成均匀分布的秒杀了              ,跟我们想象中的不一样                      。

如何解决这个问题呢?

其实也很简单:使用自旋锁即可       。

自旋锁的思路如下:

在规定的时间                      ,比如500毫秒内        ,自旋不断尝试加锁 如果成功则直接返回 如果失败       ,则休眠50毫秒                      ,再发起新一轮的尝试        。 如果到了超时时间               ,还未加锁成功       ,则直接返回失败                      。

8 mq异步处理

我们都知道在真实的秒杀场景中                      ,有三个核心流程:

而这三个核心流程中               ,真正并发量大的是秒杀功能,下单和支付功能实际并发量很小              。

所以                      ,我们在设计秒杀系统时                       ,有必要把下单和支付功能从秒杀的主流程中拆解出来        。

MQ异步处理了解一下:特别是下单功能要做成mq异步处理的                       。而支付功能,比如支付宝支付              ,是业务场景本身就是异步的              。

于是                       ,秒杀后下单的流程变成如下:

如果使用mq        ,需要关注以下几个问题:

消息丢失问题 消息重复消费问题 垃圾消息问题 延迟消费问题

8.1 消息丢失问题

秒杀成功了              ,向MQ发送下单消息的时候                      ,有可能会失败。

原因有很多        ,比如:网络问题        、broker挂了       、mq服务器等问题                       。这些情况       ,都可能会造成消息丢失                      。

那么                      ,如何防止消息丢失呢?

加一张消息发送表就可以了。

其流程如下:

在生产者发送mq消息之前               ,先把该条消息写入消息发送表       ,初始状态是待处理 然后再发送mq消息               。 消费者消费消息时                      ,回调生产者的一个接口               ,处理完业务逻辑之后,修改消息状态为已处理                      。 消息重发

如果生产者把消息写入消息发送表之后                      ,再发送mq消息到mq服务端的过程中失败了                       ,造成了消息丢失       。

这时候,要如何处理呢?

答:使用job              ,增加重试机制               。用job每隔一段时间去查询消息发送表中状态为待处理的数据                       ,然后重新发送mq消息                      。

8.2 重复消费问题

一般情况下消费者在消费消息        ,做ACK应答的时候              ,如果网络超时                      ,本身就可能会消费重复的消息       。

ACK应答也称为确认消息应答        ,是在计算机网上中通信协议的一部分       ,是设备或是进程发出的消息                      ,回复已收到数据        。

由于我们前面引入了消息发送重试机制               ,会导致消费者重复消费消息的概率进一步增大                      。

那么       ,如何解决重复消费消息的问题呢?

答案也很简单:加一张消息处理表即可              。

消费者读到消息之后                      ,先判断一下消息处理表               ,是否存在该消息,如果存在                      ,表示是重复消费                       ,则直接返回        。

如果不存在,则进行下单操作              ,接着将该消息写入消息处理表中                       ,再返回                       。

有个非常关键的问题        ,需要大家注意:下单和写消息处理表              ,要放在同一个事务中                      ,保证原子操作              。

8.3 垃圾消息问题

上面这套方案表面上看起来没有问题        ,但如果出现了消息消费失败的情况。比如:由于某些原因       ,消息消费者下单一直失败                      ,一直不能回调状态变更接口               ,这样job会不停的重试发消息                       。最后       ,会产生大量的垃圾消息                      。

那么                      ,如何解决这个问题呢?

限制重试次数

每次在job重试时               ,需要先判断一下消息发送表中该消息的发送次数是否达到最大限制,如果达到了                      ,则直接返回。如果没有达到                       ,则将消息发送次数加1,然后再发送消息               。

这样如果出现异常              ,只会产生少量的垃圾消息                       ,不会影响到正常的业务                      。

8.4 延迟消费问题

通常情况下        ,如果用户秒杀成功了              ,下单之后                      ,在30分钟之内还未完成支付的话        ,该订单会被自动取消       ,回退库存       。

那么                      ,在30分钟内未完成支付               ,订单被自动取消的功能       ,要如何实现呢?

我们首先想到的可能是job                      ,因为它比较简单               。

但job有个问题               ,需要每隔一段时间处理一次,实时性不太好                      。

还有更好的方案?

肯定是有的:使用延迟队列即可       。比如:RocketMQ                      ,自带了延迟队列的功能        。

我们再来梳理一下流程:

下单时消息生产者首先生成订单                       ,此时为待支付状态                      。 然后向延迟队列中发一条消息              。 当达到了延迟时间,消息消费者读取消息之后              ,会查询该订单的状态是否为待支付        。 如果是待支付状态                       ,则会更新订单状态为取消状态                       。 如果不是待支付状态        ,说明该订单已经支付过了              ,则直接返回              。

注意:在我们的业务开发中                      ,当用户完成支付之后        ,会修改订单状态为已支付。这个千万不要忘记!

9 限流

做秒杀活动不担心真实用户多       ,担心的是:

有些高手                      ,并不会像我们一样老老实实               ,通过秒杀页面点击秒杀按钮       ,抢购商品                       。他们可能在自己的服务器上                      ,模拟正常用户登录系统               ,跳过秒杀页面,直接调用秒杀接口                      。

如果是我们手动操作                      ,一般情况下                       ,一秒钟只能点击一次秒杀按钮。

但是如果是服务器,一秒钟可以请求成上千接口               。

这种差距实在太明显了              ,如果不做任何限制                       ,绝大部分商品可能是被机器抢到        ,而不是正常用户              ,这就违背了搞秒杀活动的初衷                      。

所以                      ,我们有必要识别这些非法请求        ,做一些限制       。那么       ,我们该如何限制这些非法请求呢?

9.1 对同一用户限流

为了防止某个用户                      ,请求接口次数过于频繁               ,可以只针对该用户做限制               。

限制同一个用户id       ,比如每分钟只能请求5次接口                      。

9.2 对同一ip限流

有时候只对某个用户限流是不够的                      ,有些高手可以模拟多个用户请求               ,这种nginx就没法识别了       。

这时需要加同一ip限流功能        。

限制同一个ip,比如每分钟只能请求5次接口                      。

误伤问题

但这种限流方式可能会有误伤的情况                      ,比如同一个公司或网吧的出口ip是相同的                       ,如果里面有多个正常用户同时发起请求,有些用户可能会被限制住              。

9.3 对接口限流

别以为限制了用户和ip就万事大吉              ,有些高手甚至可以使用代理                       ,每次都请求都换一个ip        。

这时可以限制请求的接口总次数                       。

在高并发场景下        ,这种限制对于系统的稳定性是非常有必要的              。

但可能由于有些非法请求次数太多              ,达到了该接口的请求上限                      ,而影响其他的正常用户访问该接口。一般我们对接口限流会设置时间        ,超过一段时间后则重新开放                       。

9.4 加验证码

相对于上面三种方式       ,加验证码的方式可能更精准一些                      ,同样能限制用户的访问频次               ,但好处是不会存在误杀的情况                      。

通常情况下       ,用户在请求之前                      ,需要先输入验证码。 用户发起请求之后               ,服务端会去校验该验证码是否正确               。 只有正确才允许进行下一步操作                      。 否则直接返回,并且提示验证码错误       。

注意:验证码一般是一次性的                      ,同一个验证码只允许使用一次                       ,不允许重复使用               。

普通验证码

普通验证码,由于生成的数字或者图案比较简单              ,可能会被破解                      。

优点是生成速度比较快                       ,缺点是有安全隐患       。

滑块验证码

移动滑块        ,虽然它生成速度比较慢              ,但比较安全                      ,是目前各大互联网公司的首选        。也有不少三方平台推出了这套服务        ,可以直接使用                      。

9.5 提高业务门槛

上面说的加验证码虽然可以限制非法用户请求       ,但是有些影响用户体验              。用户点击秒杀按钮前                      ,还要先输入验证码               ,流程显得有点繁琐       ,秒杀功能的流程不是应该越简单越好吗?

其实                      ,有时候达到某个目的               ,不一定非要通过技术手段,通过业务手段也一样        。

12306刚开始的时候                      ,全国人民都在同一时刻抢火车票                       ,由于并发量太大,系统经常挂                       。后来              ,重构优化之后                       ,将购买周期放长了        ,可以提前20天购买火车票              ,并且可以在9点                      、10               、11点       、12点等整点购买火车票              。调整业务之后(当然技术也有很多调整)                      ,将之前集中的请求        ,分散开了       ,一下子降低了用户并发量。

同样的                      ,我们的秒杀系统也可以借鉴12306的方案               ,站在业务的角度有针对性的做优化       ,比如:

我们可以通过提高业务门槛                      ,比如只有会员才能参与秒杀活动               ,普通注册用户没有权限                       。 或者只有等级到达3级以上的用户,才有资格参加该活动                      。 或者分时间段获得秒杀资格                      ,比如9点                      、10               、11点、参加活动获得秒杀资格                       ,获得资格的朋友12点集中参与秒杀。

数据库层隔离

上面的内容也呼应了一下开篇,秒杀场景除了站在技术的角度考虑              ,也需要站在业务的角度去考虑               。

除了上面提到的“静态化        ”                      、“Redis缓存       ”                       、“分布式锁                      ”、“限流               ”等                      。数据库层隔离也是非常重要的       。

针对秒杀系统可能会影响已经正常运行的其他数据库的情况                       ,我们需要考虑“数据库隔离设计       ”               。常用以下三种方法:分表分库              、数据隔离                       、数据合并                      。

10.1 分库分表

数据库很容易产生性能瓶颈        ,导致数据库的活跃连接数增加              ,一旦达到连接数的阈值                      ,会出现应用服务无连接可用        ,造成灾难性后果       。

我们可以先从代码        、SQL语句              、索引这几个方面着手优化       ,如果没有优化空间了                      ,就要考虑分库分表了        。

以我们的经验               ,Mysql单表推荐的存储量是500万条记录左右                      。如果估算超过这个阈值       ,就建议做分表              。

如果服务的链接数较多                      ,就建议进行分库操作        。

10.2 数据隔离

这也是我们做秒杀系统最大的经验分享:秒杀系统使用的关系型数据库               ,绝大多数是多操作,再者是插入                      ,只有少部分修改                       ,几乎没有删除操作                       。建议用专门的表来存放数据,不建议使用业务系统正在使用的表来存放秒杀相关的数据              。

前文也有提到              ,数据隔离是必须的                       ,万一秒杀系统出了问题        ,不能影响正常业务系统。

表的设计              ,除了自增ID之外                      ,最好不要设置其他主键        ,以保证能够快速插入                       。

10.3 数据合并

如果我们秒杀系统是用的专用表存储       ,在秒杀活动结束后                      ,需要将其和现有数据进行合并                      。

(交易已经完成               ,合并的目的是为了方便后续查询)

这个合并可以根据具体情况来做       ,对于那些“只读                      ”的数据                      ,可以只导入到专门负责读的数据库或者NoSQL数据库中即可。

11 压力测试

对于秒杀系统               ,上线之前进行压力测试是必不可少的,不仅能够帮助我们优化设计                      ,更重要的能够检测出系统崩溃的边缘及系统的极限在哪里               。

只有这样                       ,我们才能合理的设置流量上限,把多余的流量主动抛弃掉              ,进而保证系统的稳定性                      。

11.1 压测方法

正压力测试

简单来说:在保证服务器资源不变的情况下                       ,网络请求不断做加法       。

每次秒杀活动评估要使用多少服务器资源        ,承受多少请求               。可以通过不断加压的方式              ,直到系统接近崩溃或者真正崩溃                      。

如下图所示:

负压力测试

负压力测试如下图所示                      ,也很好理解:在系统正常运行的情况下        ,逐渐减少支撑系统的服务器资源       ,观察什么时候系统无法在支撑正常的业务请求       。

11.2 压测步骤

知道有哪些测试方法还远远不够                      ,下面介绍的压测步骤才是最重要的内容        。

为大家分享8个测试步骤               ,不止是秒杀系统       ,其他需要压测的场景也可以按照这个思路进行测试:

1.确定测试目标

压力测试和性能测试不同                      ,压力测试的目标是什么时候系统会接近崩溃               ,比如需要支持100万的访问量,测试出性能阈值                      。

2. 确定关键问题

二八原则大家一定要知道                      ,压力测试也是有重点的                       ,系统中只有20%的功能是最常用的,比如秒杀接口                      、下单        、扣减库存              。要集中火力测试常用的功能              ,高度还原真实场景        。

3. 确定负载

和上面观点一样                       ,不是每个服务都有高负载        ,测试时要重点关注高负载的服务              ,真实场景中服务的负载一定是波动的                      ,并且不是均匀分布的                       。

4. 搭建环境

搭建环境要和生产环境保持一致              。

5. 确定监测指标

提前确定好要重点监测的参数指标        ,比如:CPU负载       、内存使用率                      、系统吞吐量               、带宽阈值等

6. 产生负载 建议优先使用往期的秒杀数据       ,或者从生产环境中同步数据进行测试 根据目标系统的承受要求由脚本驱动测试 模拟不同网络环境                      ,对硬件条件有规律的进行测试 7. 执行测试

根据目标系统       、关键组件                      、用负载进行测试               、返回监测点的数据。

8. 分析数据

针对测试的目的               ,对关键服务的压力测试数据进行分析       ,得出这些服务的承受上限在哪里?

对有波动的负载或者大负载的的服务进行数据分析                      ,明确优化的方向                       。

项目实战

秒杀系统的项目实战欢迎加入我的学习圈子               ,邀你进项目组                      。

总结

总体来说,秒杀系统是十分复杂的                      ,我们要根据自身的情况                       ,选择合适的架构。这篇文章比较系统的介绍了秒杀场景中常见的问题和解决方案               。咱们再回顾一下开篇的思维导图:

最后再给大家3个建议:

负载均衡,分而治之                      。通过负载均衡              ,将不同的流量划分到不同的机器上                       ,每台机器处理好自己的请求        ,将自己的性能发挥到极致       。这样整个系统的性能也就达到最高了               。 合理使用并发                      。Go语言能够完美发挥服务器多核优势              ,很多可以用并发处理的任务                      ,都可以用Go的协程处理       。比如Go处理HTTP请求时每个请求都会在一个goroutine中执行        。 合理使用异步                      。异步处理已经被越来越多的开发者所接受        ,对实时性要求不高的业务都可以用异步来处理       ,在功能拆解上能达到意想不到的效果              。

一起学习

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