阿里最后一面：請設(shè)計一個秒殺系統(tǒng)
什么是秒殺
秒殺場景一般會在電商網(wǎng)站舉行一些活動或者節(jié)假日在12306網(wǎng)站上搶票時遇到。對于電商網(wǎng)站中一些稀缺或者特價商品，電商網(wǎng)站一般會在約定時間點對其進行限量銷售，因為這些商品的特殊性，會吸引大量用戶前來搶購，并且會在約定的時間點同時在秒殺頁面進行搶購。
秒殺系統(tǒng)場景特點
- 秒殺時大量用戶會在同一時間同時進行搶購，網(wǎng)站瞬時訪問流量激增。
- 秒殺一般是訪問請求數(shù)量遠遠大于庫存數(shù)量，只有少部分用戶能夠秒殺成功。
- 秒殺業(yè)務(wù)流程比較簡單，一般就是下訂單減庫存。
秒殺架構(gòu)設(shè)計理念
限流：鑒于只有少部分用戶能夠秒殺成功，所以要限制大部分流量，只允許少部分流量進入服務(wù)后端。
削峰：對于秒殺系統(tǒng)瞬時會有大量用戶涌入，所以在搶購一開始會有很高的瞬間峰值。高峰值流量是壓垮系統(tǒng)很重要的原因，所以如何把瞬間的高流量變成一段時間平穩(wěn)的流量也是設(shè)計秒殺系統(tǒng)很重要的思路。實現(xiàn)削峰的常用的方法有利用緩存和消息中間件等技術(shù)。
異步處理：秒殺系統(tǒng)是一個高并發(fā)系統(tǒng)，采用異步處理模式可以極大地提高系統(tǒng)并發(fā)量，其實異步處理就是削峰的一種實現(xiàn)方式。
內(nèi)存緩存：秒殺系統(tǒng)比較大的瓶頸一般都是數(shù)據(jù)庫讀寫，由于數(shù)據(jù)庫讀寫屬于磁盤IO，性能很低，如果能夠把部分數(shù)據(jù)或業(yè)務(wù)邏輯轉(zhuǎn)移到內(nèi)存緩存，效率會有極大地提升。
可拓展：當然如果我們想支持更多用戶，更大的并發(fā)，最好就將系統(tǒng)設(shè)計成彈性可拓展的，如果流量來了，拓展機器就好了。像淘寶、京東等雙十一活動時會增加大量機器應(yīng)對交易高峰。
設(shè)計思路
將請求攔截在系統(tǒng)上游，降低下游壓力：秒殺系統(tǒng)特點是并發(fā)量極大，但實際秒殺成功的請求數(shù)量卻很少，所以如果不在前端攔截很可能造成數(shù)據(jù)庫讀寫鎖沖突，甚至導致死鎖，最終請求超時。
充分利用緩存：利用緩存可極大提高系統(tǒng)讀寫速度。
消息隊列：消息隊列可以削峰，將攔截大量并發(fā)請求，這也是一個異步處理過程，后臺業(yè)務(wù)根據(jù)自己的處理能力，從消息隊列中主動的拉取請求消息進行業(yè)務(wù)處理。
前端方案
瀏覽器端(js)：
頁面靜態(tài)化：將活動頁面上的所有可以靜態(tài)的元素全部靜態(tài)化，并盡量減少動態(tài)元素。通過CDN來抗峰值。
禁止重復(fù)提交：用戶提交之后按鈕置灰，禁止重復(fù)提交
用戶限流：在某一時間段內(nèi)只允許用戶提交一次請求，比如可以采取IP限流
后端方案
服務(wù)端控制器層(網(wǎng)關(guān)層)
限制uid(UserID)訪問頻率：我們上面攔截了瀏覽器訪問的請求，但針對某些惡意攻擊或其它插件，在服務(wù)端控制層需要針對同一個訪問uid，限制訪問頻率。
服務(wù)層
上面只攔截了一部分訪問請求，當秒殺的用戶量很大時，即使每個用戶只有一個請求，到服務(wù)層的請求數(shù)量還是很大。比如我們有100W用戶同時搶100臺手機，服務(wù)層并發(fā)請求壓力至少為100W。
采用消息隊列緩存請求：既然服務(wù)層知道庫存只有100臺手機，那完全沒有必要把100W個請求都傳遞到數(shù)據(jù)庫啊，那么可以先把這些請求都寫到消息隊列緩存一下，數(shù)據(jù)庫層訂閱消息減庫存，減庫存成功的請求返回秒殺成功，失敗的返回秒殺結(jié)束。
利用緩存應(yīng)對讀請求：對類似于12306等購票業(yè)務(wù)，是典型的讀多寫少業(yè)務(wù)，大部分請求是查詢請求，所以可以利用緩存分擔數(shù)據(jù)庫壓力。
利用緩存應(yīng)對寫請求：緩存也是可以應(yīng)對寫請求的，比如我們就可以把數(shù)據(jù)庫中的庫存數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到Redis緩存中，所有減庫存操作都在Redis中進行，然后再通過后臺進程把Redis中的用戶秒殺請求同步到數(shù)據(jù)庫中。
數(shù)據(jù)庫層
數(shù)據(jù)庫層是最脆弱的一層，一般在應(yīng)用設(shè)計時在上游就需要把請求攔截掉，數(shù)據(jù)庫層只承擔“能力范圍內(nèi)”的訪問請求。所以，上面通過在服務(wù)層引入隊列和緩存，讓最底層的數(shù)據(jù)庫高枕無憂。
