如何解決秒殺的性能問題和超賣的討論

ps：進(jìn)入正文前先說一點(diǎn)個(gè)人感受，之前看淘寶的ppt感覺都懂了，等到自己出解決方案的時(shí)候發(fā)現(xiàn)還是有很多想不到的地方其實(shí)都沒懂，再次驗(yàn)證了“細(xì)節(jié)是魔鬼”的理論。并且一個(gè)人的能力有限，只有大家一起討論才能想的更周全，更細(xì)致。好了，閑話少說，下面進(jìn)入正文。

一、秒殺帶來了什么？

秒殺或搶購(gòu)活動(dòng)一般會(huì)經(jīng)過【預(yù)約】【搶訂單】【支付】這3個(gè)大環(huán)節(jié)，而其中【搶訂單】這個(gè)環(huán)節(jié)是最考驗(yàn)業(yè)務(wù)提供方的抗壓能力的。

搶訂單環(huán)節(jié)一般會(huì)帶來2個(gè)問題：

1、高并發(fā)

比較火熱的秒殺在線人數(shù)都是10w起的，如此之高的在線人數(shù)對(duì)于網(wǎng)站架構(gòu)從前到后都是一種考驗(yàn)。

2、超賣

任何商品都會(huì)有數(shù)量上限，如何避免成功下訂單買到商品的人數(shù)不超過商品數(shù)量的上限，這是每個(gè)搶購(gòu)活動(dòng)都要面臨的難題。

二、如何解決？

首先，產(chǎn)品解決方案我們就不予討論了。我們只討論技術(shù)解決方案

1、前端

面對(duì)高并發(fā)的搶購(gòu)活動(dòng)，前端常用的三板斧是【擴(kuò)容】【靜態(tài)化】【限流】

A：擴(kuò)容

加機(jī)器，這是最簡(jiǎn)單的方法，通過增加前端池的整體承載量來抗峰值。

B：靜態(tài)化

將活動(dòng)頁(yè)面上的所有可以靜態(tài)的元素全部靜態(tài)化，并盡量減少動(dòng)態(tài)元素。通過CDN來抗峰值。

C：限流

一般都會(huì)采用IP級(jí)別的限流，即針對(duì)某一個(gè)IP，限制單位時(shí)間內(nèi)發(fā)起請(qǐng)求數(shù)量。

或者活動(dòng)入口的時(shí)候增加游戲或者問題環(huán)節(jié)進(jìn)行消峰操作。

D：有損服務(wù)

最后一招，在接近前端池承載能力的水位上限的時(shí)候，隨機(jī)拒絕部分請(qǐng)求來保護(hù)活動(dòng)整體的可用性。

2、后端

那么后端的數(shù)據(jù)庫(kù)在高并發(fā)和超賣下會(huì)遇到什么問題呢？主要會(huì)有如下3個(gè)問題：（主要討論寫的問題，讀的問題通過增加cache可以很容易的解決）

I： 首先MySQL自身對(duì)于高并發(fā)的處理性能就會(huì)出現(xiàn)問題，一般來說，MySQL的處理性能會(huì)隨著并發(fā)thread上升而上升，但是到了一定的并發(fā)度之后會(huì)出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn)，之后一路下降，最終甚至?xí)葐蝨hread的性能還要差。

II： 其次，超賣的根結(jié)在于減庫(kù)存操作是一個(gè)事務(wù)操作，需要先select，然后insert，最后update -1。最后這個(gè)-1操作是不能出現(xiàn)負(fù)數(shù)的，但是當(dāng)多用戶在有庫(kù)存的情況下并發(fā)操作，出現(xiàn)負(fù)數(shù)這是無(wú)法避免的。

III：最后，當(dāng)減庫(kù)存和高并發(fā)碰到一起的時(shí)候，由于操作的庫(kù)存數(shù)目在同一行，就會(huì)出現(xiàn)爭(zhēng)搶InnoDB行鎖的問題，導(dǎo)致出現(xiàn)互相等待甚至死鎖，從而大大降低MySQL的處理性能，最終導(dǎo)致前端頁(yè)面出現(xiàn)超時(shí)異常。

針對(duì)上述問題，如何解決呢？ 我們先看眼淘寶的高大上解決方案：

I： 關(guān)閉死鎖檢測(cè)，提高并發(fā)處理性能。

II：修改源代碼，將排隊(duì)提到進(jìn)入引擎層前，降低引擎層面的并發(fā)度。

III：組提交，降低server和引擎的交互次數(shù)，降低IO消耗。

以上內(nèi)容可以參考丁奇在DTCC2013上分享的《秒殺場(chǎng)景下MySQL的低效》一文。在文中所有優(yōu)化都使用后，TPS在高并發(fā)下，從原始的150飆升到8.5w，提升近566倍，非常嚇人?。。?/p>

不過結(jié)合我們的實(shí)際，改源碼這種高大上的解決方案顯然有那么一點(diǎn)不切實(shí)際。于是小伙伴們需要討論出一種適合我們實(shí)際情況的解決方案。以下就是我們討論的解決方案：

首先設(shè)定一個(gè)前提，為了防止超賣現(xiàn)象，所有減庫(kù)存操作都需要進(jìn)行一次減后檢查，保證減完不能等于負(fù)數(shù)。（由于MySQL事務(wù)的特性，這種方法只能降低超賣的數(shù)量，但是不可能完全避免超賣）

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

解決方案1：

將存庫(kù)從MySQL前移到Redis中，所有的寫操作放到內(nèi)存中，由于Redis中不存在鎖故不會(huì)出現(xiàn)互相等待，并且由于Redis的寫性能和讀性能都遠(yuǎn)高于MySQL，這就解決了高并發(fā)下的性能問題。然后通過隊(duì)列等異步手段，將變化的數(shù)據(jù)異步寫入到DB中。

優(yōu)點(diǎn)：解決性能問題

缺點(diǎn)：沒有解決超賣問題，同時(shí)由于異步寫入DB，存在某一時(shí)刻DB和Redis中數(shù)據(jù)不一致的風(fēng)險(xiǎn)。

解決方案2：

引入隊(duì)列，然后將所有寫DB操作在單隊(duì)列中排隊(duì)，完全串行處理。當(dāng)達(dá)到庫(kù)存閥值的時(shí)候就不在消費(fèi)隊(duì)列，并關(guān)閉購(gòu)買功能。這就解決了超賣問題。

優(yōu)點(diǎn)：解決超賣問題，略微提升性能。

缺點(diǎn)：性能受限于隊(duì)列處理機(jī)處理性能和DB的寫入性能中最短的那個(gè)，另外多商品同時(shí)搶購(gòu)的時(shí)候需要準(zhǔn)備多條隊(duì)列。

解決方案3：

將寫操作前移到MC中，同時(shí)利用MC的輕量級(jí)的鎖機(jī)制CAS來實(shí)現(xiàn)減庫(kù)存操作。

優(yōu)點(diǎn)：讀寫在內(nèi)存中，操作性能快，引入輕量級(jí)鎖之后可以保證同一時(shí)刻只有一個(gè)寫入成功，解決減庫(kù)存問題。

缺點(diǎn)：沒有實(shí)測(cè)，基于CAS的特性不知道高并發(fā)下是否會(huì)出現(xiàn)大量更新失??？不過加鎖之后肯定對(duì)并發(fā)性能會(huì)有影響。

解決方案4：

將提交操作變成兩段式，先申請(qǐng)后確認(rèn)。然后利用Redis的原子自增操作（相比較MySQL的自增來說沒有空洞），同時(shí)利用Redis的事務(wù)特性來發(fā)號(hào)，保證拿到小于等于庫(kù)存閥值的號(hào)的人都可以成功提交訂單。然后數(shù)據(jù)異步更新到DB中。

優(yōu)點(diǎn)：解決超賣問題，庫(kù)存讀寫都在內(nèi)存中，故同時(shí)解決性能問題。

缺點(diǎn)：由于異步寫入DB，可能存在數(shù)據(jù)不一致。另可能存在少買，也就是如果拿到號(hào)的人不真正下訂單，可能庫(kù)存減為0，但是訂單數(shù)并沒有達(dá)到庫(kù)存閥值。

三、總結(jié)

1、前端三板斧【擴(kuò)容】【限流】【靜態(tài)化】

2、后端兩條路【內(nèi)存】+【排隊(duì)】

四、非技術(shù)感想

1、團(tuán)隊(duì)的力量是無(wú)窮的，各種各樣的解決方案（先不談可行性）都是在小伙伴們七嘴八舌中討論出來的。我們需要讓所有人都發(fā)出自己的聲音，不要著急去否定。

2、優(yōu)化需要從整體層面去思考，不要只糾結(jié)于自己負(fù)責(zé)的部分，如果只盯著一個(gè)點(diǎn)思考，最后很可能就走進(jìn)死胡同中了。

3、有很多東西以為讀過了就懂了，其實(shí)不然。依然還是需要實(shí)踐，否則別人的知識(shí)永遠(yuǎn)不可能變成自己的。

4、多思考為什么，會(huì)發(fā)生什么，不要想當(dāng)然。只有這樣才能深入進(jìn)去，而不是留在表面。

ps：以上僅僅是我們討論的一些方案設(shè)想，歡迎大家一起討論各種可行方案。

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