秒杀核心设计(减库存部分)-防超卖与高并发

- 日理万妓 2023-10-19 00:50 140阅读 0赞

**一、秒杀带来了什么？**

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**秒杀或抢购活动一般会经过【预约】【抢订单】【支付】这3个大环节，而其中【抢订单】这个环节是最考验业务提供方的抗压能力的。**

抢订单环节一般会带来2个问题：

**　　1、高并发**

比较火热的秒杀在线人数都是10w起的，如此之高的在线人数对于网站架构从前到后都是一种考验。

**　　2、超卖**

任何商品都会有数量上限，**如何避免成功下订单买到商品的人数不超过商品数量的上限，这是每个抢购活动都要面临的难题。**

**二、如何解决？**

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首先，产品解决方案我们就不予讨论了。我们只讨论技术解决方案

**1、前端**

**面对高并发的抢购活动，前端常用的三板斧是【扩容】【静态化】【限流】**

**　　A：扩容**

加机器，这是最简单的方法，通过增加前端池的整体承载量来抗峰值。

**　　B：静态化**

将活动页面上的所有可以静态的元素全部静态化，并尽量减少动态元素。通过CDN来抗峰值。

**　　C：限流**

一般都会采用IP级别的限流，**即针对某一个IP，限制单位时间内发起请求数量。**

**　　或者活动入口的时候增加游戏或者问题环节进行消峰操作。**

**D：有损服务**

最后一招，在接近前端池承载能力的水位上限的时候，随机拒绝部分请求来保护活动整体的可用性。

**2、后端**

那么后端的数据库在高并发和超卖下会遇到什么问题呢？主要会有如下3个问题：（主要讨论写的问题，读的问题通过增加cache可以很容易的解决）

I：　首先MySQL自身对于高并发的处理性能就会出现问题，一般来说，MySQL的处理性能会随着并发thread上升而上升，但是到了一定的并发度之后会出现明显的拐点，之后一路下降，最终甚至会比单thread的性能还要差。

II： 其次，超卖的根结在于减库存操作是一个事务操作，需要先select，然后insert，最后update -1。最后这个-1操作是不能出现负数的，但是当多用户在有库存的情况下并发操作，出现负数这是无法避免的。

III：最后，**当减库存和高并发碰到一起的时候，由于操作的库存数目在同一行，就会出现争抢InnoDB行锁的问题，导致出现互相等待甚至死锁，从而大大降低MySQL的处理性能，最终导致前端页面出现超时异常。**

针对上述问题，如何解决呢？ 我们先看眼淘宝的高大上解决方案：

I： 关闭死锁检测，提高并发处理性能。

II：修改源代码，**将排队提到进入引擎层前，降低引擎层面的并发度。**

III：组提交，降低server和引擎的交互次数，降低IO消耗。

以上内容可以参考丁奇在DTCC2013上分享的[《秒杀场景下MySQL的低效》][MySQL]一文。在文中所有优化都使用后，TPS在高并发下，从原始的150飙升到8.5w，提升近566倍，非常吓人！！！

不过结合我们的实际，改源码这种高大上的解决方案显然有那么一点不切实际。于是小伙伴们需要讨论出一种适合我们实际情况的解决方案。以下就是我们讨论的解决方案：

首先设定一个前提，为了防止超卖现象，所有减库存操作都需要进行一次减后检查，保证减完不能等于负数。（由于MySQL事务的特性，这种方法只能降低超卖的数量，但是不可能完全避免超卖）

update number set x=x-1 where (x -1 ) >= 0;

***解决方案1：***

**将存库从MySQL前移到Redis中，所有的写操作放到内存中，由于Redis中不存在锁故不会出现互相等待，并且由于Redis的写性能和读性能都远高于MySQL，这就解决了高并发下的性能问题。**然后通过队列等异步手段，将变化的数据异步写入到DB中。

优点：解决性能问题

缺点：没有解决超卖问题，同时由于异步写入DB，存在某一时刻DB和Redis中数据不一致的风险。

***解决方案2：***

**引入队列，然后将所有写DB操作在单队列中排队，完全串行处理。当达到库存阀值的时候就不在消费队列，并关闭购买功能。这就解决了超卖问题。**

优点：解决超卖问题，略微提升性能。

缺点：性能受限于队列处理机处理性能和DB的写入性能中最短的那个，另外多商品同时抢购的时候需要准备多条队列。

***解决方案3：***

**将写操作前移到Memcached中，同时利用Memcached的轻量级的锁机制CAS来实现减库存操作。**

优点：读写在内存中，操作性能快，引入轻量级锁之后可以保证同一时刻只有一个写入成功，解决减库存问题。

缺点：没有实测，基于CAS的特性不知道高并发下是否会出现大量更新失败？不过加锁之后肯定对并发性能会有影响。

***解决方案4：***

**将提交操作变成两段式，先申请后确认。然后利用Redis的原子自增操作（相比较MySQL的自增来说没有空洞），同时利用Redis的事务特性来发号，保证拿到小于等于库存阀值的号的人都可以成功提交订单。**然后数据异步更新到DB中。

优点：解决超卖问题，库存读写都在内存中，故同时解决性能问题。

缺点：由于异步写入DB，可能存在数据不一致。另可能存在少买，也就是如果拿到号的人不真正下订单，可能库存减为0，但是订单数并没有达到库存阀值。

**三、总结**

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**1、前端三板斧【扩容】【限流】【静态化】**

**2、后端两条路【内存】+【排队】**

方案二：

start transaction;

select id from buy\_record where uid=$uid and goods\_id=$goods\_id for update ;

if(结果不为空)

抛异常，回滚。

insert into buy\_record。。。

if(受影响行数<=0)

抛异常，回滚。。。

select goods\_num from goods where goods\_id=$good\_id for update ;

if(库存<=0)

抛异常，回滚。。。

update goods set goods\_num=goods\_num-1 where goods\_id=$goods\_id ;

if(受影响行数<=0)

抛异常，回滚。。。

该方法有效的防止了超卖，但是在每次select的时候加上了排它锁，每次select操作都会被堵塞 ，并发性能大大降低。

方案三： 对（uid,goods\_id）加唯一索引！！

start transaction;

insert into buy\_record。。。

if(唯一索引报错？)

抛异常，已经秒过了，回滚。。。

update goods set goods\_num=goods\_num-1 where goods\_id=$goods\_id and goods\_num>0 ;

if(受影响行数<=0)

抛异常，商品秒完了，回滚。。。

该方法完美的解决了超卖与select排它锁导致的并发低的问题，并且4个sql缩减成2个sql语句。极大提升性能

[MySQL]: http://vdisk.weibo.com/s/FDMqhCefAm

秒杀核心设计(减库存部分)-防超卖与高并发

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