用Redis輕松實(shí)現(xiàn)秒殺系統(tǒng)

導(dǎo)論

曾經(jīng)被問(wèn)過(guò)好多次怎樣實(shí)現(xiàn)秒殺系統(tǒng)的問(wèn)題。昨天又在CSDN架構(gòu)師微信群被問(wèn)到了。因此這里把我設(shè)想的實(shí)現(xiàn)秒殺系統(tǒng)的價(jià)格設(shè)計(jì)分享出來(lái)。供大家參考。

秒殺系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)：

秒殺系統(tǒng)，是典型的短時(shí)大量突發(fā)訪問(wèn)類問(wèn)題。對(duì)這類問(wèn)題，有三種優(yōu)化性能的思路：

寫入內(nèi)存而不是寫入硬盤

異步處理而不是同步處理

分布式處理

用上這三招，不論秒殺時(shí)負(fù)載多大，都能輕松應(yīng)對(duì)。更好的是，Redis能夠滿足上述三點(diǎn)。因此，用Redis就能輕松實(shí)現(xiàn)秒殺系統(tǒng)。

用我這個(gè)方案，無(wú)論是電商商城平臺(tái)特價(jià)秒殺，12306火車票秒殺，都不是事:)

下面介紹一下為什么上述三種性能優(yōu)化思路能夠解決秒殺系統(tǒng)的性能問(wèn)題：

寫入內(nèi)存而不是寫入硬盤

傳統(tǒng)硬盤的讀寫性能是相當(dāng)差的。SSD硬盤比傳統(tǒng)硬盤快100倍。而內(nèi)存又比SSD硬盤快10倍以上。因此，寫入內(nèi)存而不是寫入硬盤，就能使系統(tǒng)的能力提升上千倍。也就是說(shuō)，原來(lái)你的秒殺系統(tǒng)可能需要1000臺(tái)服務(wù)器支撐，現(xiàn)在1臺(tái)服務(wù)器就可以扛住了。

你可能會(huì)有這樣的疑問(wèn)：寫入內(nèi)存而不是持久化，那么如果此時(shí)計(jì)算機(jī)宕機(jī)了，那么寫入的數(shù)據(jù)不就全部丟失了嗎？如果你就這么倒霉碰到服務(wù)器宕機(jī)，那你就沒秒到了，有什么大不了？

最后，后面真正處理秒殺訂單時(shí)，我們會(huì)把信息持久化到硬盤中。因此不會(huì)丟失關(guān)鍵數(shù)據(jù)。

Redis是一個(gè)緩存系統(tǒng)，數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存后就返回給客戶端了，能夠支持這個(gè)特性。

異步處理而不是同步處理

像秒殺這樣短時(shí)大并發(fā)的系統(tǒng)，在性能負(fù)載上有一個(gè)明顯的波峰和長(zhǎng)期的波谷。為了應(yīng)對(duì)相當(dāng)短時(shí)間的大并發(fā)而準(zhǔn)備大量服務(wù)器來(lái)應(yīng)對(duì)，在經(jīng)濟(jì)上是相當(dāng)不合算的。

因此，對(duì)付秒殺類需求，就應(yīng)該化同步為異步。用戶請(qǐng)求寫入內(nèi)存后立刻返回。后臺(tái)啟動(dòng)多個(gè)線程從內(nèi)存池中異步讀取數(shù)據(jù)，進(jìn)行處理。如用戶請(qǐng)求可能是1秒鐘內(nèi)進(jìn)入的，系統(tǒng)實(shí)際處理完成可能花30分鐘。那么一臺(tái)服務(wù)器在異步情況下其處理能力大于同步情況下1800多倍！

異步處理，通常用MQ(消息隊(duì)列)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Redis可以看作是一個(gè)高性能的MQ。因?yàn)樗臄?shù)據(jù)讀寫都發(fā)生在內(nèi)存中。

分布式處理

好吧。也許你的客戶很多，秒殺系統(tǒng)即使用了上面兩招，還是捉襟見肘。沒關(guān)系，我們還有大招：分布式處理。如果一臺(tái)服務(wù)器撐不住秒殺系統(tǒng)，那么就多用幾臺(tái)服務(wù)器。10臺(tái)不行，就上100臺(tái)。分布式處理，就是把海量用戶的請(qǐng)求分散到多個(gè)服務(wù)器上。一般使用hash實(shí)現(xiàn)均勻分布。

這類系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)云計(jì)算時(shí)代的今天已經(jīng)有很多了。無(wú)非是用Paxos算法和Hash Ring實(shí)現(xiàn)的。

Redis Cluster正是這樣一個(gè)分布式的產(chǎn)品。

使用Redis實(shí)現(xiàn)描述系統(tǒng)：

Redis和Redis Cluster（分布式版本），是一個(gè)分布式緩存系統(tǒng)。其支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也支持MQ。Redis在性能上做了大量?jī)?yōu)化。因此使用Redis或者Redis Cluster就可以輕松實(shí)現(xiàn)一個(gè)強(qiáng)大的秒殺系統(tǒng)。

基本上，你用Redis的這些命令就可以了。

RPUSH key value

插入秒殺請(qǐng)求

當(dāng)插入的秒殺請(qǐng)求數(shù)達(dá)到上限時(shí)，停止所有后續(xù)插入。

后臺(tái)啟動(dòng)多個(gè)工作線程，使用

LPOP key

讀取秒殺成功者的用戶id，進(jìn)行后續(xù)處理。

或者使用LRANGE key start end命令讀取秒殺成功者的用戶id，進(jìn)行后續(xù)處理。

每完成一條秒殺記錄的處理，就執(zhí)行INCR key_num。一旦所有庫(kù)存處理完畢，就結(jié)束該商品的本次秒殺，關(guān)閉工作線程，也不再接收秒殺請(qǐng)求。

要是還撐不住，該怎么辦？

也許你會(huì)說(shuō)，我們的客戶很多。即使部署了Redis Cluster，仍然撐不住。那該怎么辦呢？

記得某個(gè)偉人曾經(jīng)說(shuō)過(guò)：辦法總比困難多！

下面，我們具體分析下，還有哪些情況會(huì)壓垮我們架構(gòu)在Redis（Cluster）上的秒殺系統(tǒng)。

腳本攻擊：

如現(xiàn)在有很多搶火車票的軟件。它們會(huì)自動(dòng)發(fā)起http請(qǐng)求。一個(gè)客戶端一秒會(huì)發(fā)起很多次請(qǐng)求。如果有很多用戶使用了這樣的軟件，就可能會(huì)直接把我們的交換機(jī)給壓垮了。

這個(gè)問(wèn)題其實(shí)屬于網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題的范疇，和我們的秒殺系統(tǒng)不在一個(gè)層面上。因此不應(yīng)該由我們來(lái)解決。很多交換機(jī)都有防止一個(gè)源IP發(fā)起過(guò)多請(qǐng)求的功能。開源軟件也有不少能實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)。如linux上的TC可以控制。流行的Web服務(wù)器Nginx（它也可以看做是一個(gè)七層軟交換機(jī)）也可以通過(guò)配置做到這一點(diǎn)。一個(gè)IP，一秒鐘我就允許你訪問(wèn)我2次，其他軟件包直接給你丟了，你還能壓垮我嗎？

交換機(jī)撐不住了：

可能你們的客戶并發(fā)訪問(wèn)量實(shí)在太大了，交換機(jī)都撐不住了。

這也有辦法。我們可以用多個(gè)交換機(jī)為我們的秒殺系統(tǒng)服務(wù)。

原理就是DNS可以對(duì)一個(gè)域名返回多個(gè)IP，并且對(duì)不同的源IP，同一個(gè)域名返回不同的IP。如網(wǎng)通用戶訪問(wèn)，就返回一個(gè)網(wǎng)通機(jī)房的IP；電信用戶訪問(wèn)，就返回一個(gè)電信機(jī)房的IP。也就是用CDN了！

我們可以部署多臺(tái)交換機(jī)為不同的用戶服務(wù)。 用戶通過(guò)這些交換機(jī)訪問(wèn)后面數(shù)據(jù)中心的Redis Cluster進(jìn)行秒殺作業(yè)。

總結(jié)：

有了Redis Cluster的幫助，做個(gè)支持海量用戶的秒殺系統(tǒng)其實(shí)So Easy！

這里介紹的方案雖然是針對(duì)秒殺系統(tǒng)的，但其背后的原理對(duì)其他高并發(fā)系統(tǒng)一樣有效。

最后，我們?cè)僦販匾幌赂咝阅芟到y(tǒng)的優(yōu)化原則：

寫入內(nèi)存而不是寫入硬盤

異步處理而不是同步處理

分布式處理

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