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业务介绍

什么是秒杀？通俗讲就是网络商家为促销等目的组织的网上限时抢购活动。

比如说京东秒杀，就是一种定时定量秒杀，在规定的时间内，无论商品是否秒杀完毕，该场次的秒杀活动都会结束。这种秒杀，对时间不是特别严格，只要下手快点，秒中的概率还是比较大的。

再比如网易及淘宝以前的一元抢购，一般都是限量 1 件商品，这种秒杀一般都在开始时间 1 到 3 秒内就已经抢光了，参与这个秒杀一般都是看运气的，不必太强求。

业务特点

瞬时并发量大

秒杀时会有大量用户在同一时间进行抢购，瞬时并发访问量突增10倍，甚至 100 倍以上都有。

库存量少

一般秒杀活动商品量很少，这就导致了只有极少量用户能成功购买到。

业务简单

流程比较简单，一般都是下单、减库存、支付

技术难点

下单地址暴露

下单页面是一个正常的 URL 地址，需要控制在秒杀开始前，不能下订单，只能浏览对应活动商品的信息。对于普通小白用户来说，下单按钮不可点击；对于高级用户来说，不可知道下单地址。

页面流量突增

秒杀活动开始前后，会有很多用户请求对应商品页面，会造成后台服务器的流量突增，同时对应的网络带宽增加，需要控制商品页面的流量不会对后台服务器、数据库、缓存等组件的造成过大的压力

避免恶意刷单

对其他服务的影响

秒杀是营销活动中的一种，如果和其他营销活动应用部署在同一服务器上，肯定会对现有其他活动或服务造成冲击，极端情况下可能导致整个服务宕机。

架构设计思想

限流

由于活动库存量一般都是很少，对应的只有少部分用户才能秒杀成功。所以我们需要限制大部分用户流量，只准少量用户流量进入后端服务器。限流除了取巧的准入少量用户，还可进一步过滤异常用户（恶意刷单）

削峰

秒杀开始的那一瞬间，会有大量用户冲击进来，所以在开始时候会有一个瞬间流量峰值。如何把瞬间的流量峰值变得更平缓，是秒杀系统的关键因素。实现流量削峰填谷，一般的采用缓存和 消息中间件（队列）来解决。

异步

秒杀其实可以当做高并发系统来处理，在这个时候，可以考虑从业务上做兼容，将同步的业务，设计成异步处理的任务，提高网站的整体可用性。异步的目的是为了快速处理请求，避免服务器连接资源不足，导致CPU不足，拖垮服务器及数据库；另外还可以将更多的读写处理滞后，等进一步过滤削峰后再处理，可以省去大部分不必要的处理和资源浪费。

缓存

秒杀系统的瓶颈主要体现在下订单、扣减库存流程中。在这些流程中主要用到 OLTP 的数据库，类似 MySQL、SQLServer、Oracle。由于数据库底层采用 B+ 树的储存结构，对应我们随机写入与读取的效率，相对于内存级别较低。如果我们把部分业务逻辑迁移到内存级缓存比如Redis中，会极大的提高并发效率。

整体架构

客户端优化

客户端优化主要有两个问题：

页面资源静态化

秒杀活动开始前，其实就有很多用户访问该页面了。如果这个页面的一些资源，比如 CSS、JS、图片、商品详情等，都访问后端服务器，甚至 DB 的话，服务肯定会出现不可用的情况。所以一般我们会把这个页面整体进行静态化，并将页面静态化之后的页面分发到 CDN 边缘节点上，起到压力分散的作用。

防止提前下单

防止提前下单主要是在静态化页面中加入一个 JS 文件引用，该 JS 文件包含活动是否开始的标记以及开始时的动态下单页面的 URL 参数。同时，这个 JS 文件是不会被 CDN 系统缓存的，会一直请求后端服务的，所以这个 JS 文件一定要很小。当活动快开始的时候（比如提前），通过后台接口修改这个 JS 文件使之生效。

API接入层优化

客户端优化，对于不是搞计算机方面的用户还是可以防止住的。但是稍有一定网络基础的用户就起不到作用了，因此服务端也需要加些对应控制，不能信任客户端的任何操作。一般控制分为 2 大类：

限制用户维度访问频率

针对同一个用户（ Userid 维度），做页面级别缓存，单元时间内的请求，统一走缓存，返回同一个页面。

限制商品维度访问频率

大量请求同时间段查询同一个商品时，可以做页面级别缓存，不管下回是谁来访问，只要是这个页面就直接返回。

业务服务层优化（SOA）

上面两层只能限制异常用户访问，如果秒杀活动运营的比较好，很多用户都参加了，就会造成系统压力过大甚至宕机，因此需要后端流量控制。

对于后端系统的控制可以通过消息队列、异步处理、缓存优化、提高并发等方式解决。对于超过系统水位线的请求，直接采取 「快速失败」原则，立刻拒绝掉。

秒杀整体流程图

秒杀系统核心在于层层过滤、分而治之，逐渐递减瞬时访问压力，减少最终对数据库的冲击。通过上面流程图就会发现压力最大的地方在哪里？

MQ队列服务，只要 MQ队列服务顶住，后面下订单与扣减库存的压力都是自己能控制的，根据数据库的压力，可以定制化创建订单消费者的数量，避免出现消费者数据量过多，导致数据库压力过大或者直接宕机。

库存服务专门为秒杀的商品提供库存管理，实现提前锁定库存，避免超卖的现象。同时，通过超时处理任务发现已抢到商品，但未付款的订单，并在规定付款时间后，处理这些订单，将恢复订单商品对应的库存量。

总结

核心思想：层层过滤、分而治之

  • 尽量将请求拦截在上游，降低下游的压力
  • 充分利用缓存与消息队列，提高请求处理速度以及削峰填谷的作用
  • 秒杀系统，其实是高并发系统的一个极致案例，投票、抽奖、抢购等高并发场景都可以参考秒杀系统进行架构设计，只要根据实际业务需求做一定程度的改造即可。

参考

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markdown 9ong@TsingChan

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