業(yè)務(wù)流程分析

功能拆解

新建紅包

在 DB、Redis 分別新增一條記錄

搶紅包(并發(fā))

「使用技術(shù)」

Redis 中數(shù)據(jù)類型的 String 特性的原子遞減（DECR key）和減少指定值（DECRBY key decrement）

「業(yè)務(wù)」

請求 Redis ，當(dāng)剩余紅包個數(shù)大于 0，紅包個數(shù)原子遞減，隨機獲取紅包

計算金額，當(dāng)最后一個紅包時，最后一個紅包金額=總金額-總已搶紅包金額

更新數(shù)據(jù)庫

「查詢紅包記錄」

查詢 DB 即可

數(shù)據(jù)庫設(shè)計

紅包流水表

CREATE TABLE `red_packet_info` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包id，采? timestamp+5位隨機數(shù)', `total_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包總?額，單位分', `total_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包總個數(shù)', `remaining_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余紅包?額，單位 分', `remaining_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余紅包個數(shù)', `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '新建紅包?戶的?戶標(biāo)識', `create_time` timestamp COMMENT '創(chuàng)建時間', `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間', PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='紅包信息 表，新建?個紅包插??條記錄';

紅包記錄表

CREATE TABLE `red_packet_record` ( `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, `amount` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的?額', `nick_name` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的?戶的?戶 名', `img_url` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的?戶的頭像', `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包?戶的?戶標(biāo)識', `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '紅包id，采? timestamp+5位隨機數(shù)', `create_time` timestamp COMMENT '創(chuàng)建時間', `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間', PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='搶紅包記 錄表，搶?個紅包插??條記錄';

發(fā)紅包 API

發(fā)紅包接口開發(fā)

新增一條紅包記錄

往 mysql 里面添加一條紅包記錄

往 redis 里面添加一條紅包數(shù)量記錄

往redis里面添加一條紅包金額記錄

?

往db中就單純存入一條記錄，Service層和Mapper層，就簡單的一條sql語句，主要是提供思路，下面會附案例源碼，不要慌

?

搶紅包 API

搶紅包功能屬于原子減操作

當(dāng)大小小于 0 時原子減失敗

當(dāng)紅包個數(shù)為0時，后面進來的用戶全部搶紅包失敗，并不會進入拆紅包環(huán)節(jié)

搶紅包功能設(shè)計

將紅包ID的請求放入請求隊列中，如果發(fā)現(xiàn)超過紅包的個數(shù)，直接返回

注意事項

搶到紅包不一定能拆成功

搶紅包算法拆解

img

通過上圖算法得出，靠前面的人，手氣最佳幾率小，手氣最佳，往往在后面

發(fā) 100 元，共 10 個紅包，那么平均值是 10 元一個，那么發(fā)出來的紅包金額在 0.01~20 元之間波動

當(dāng)前面 4 個紅包總共被領(lǐng)了 30 元時，剩下 70 元，總共 6 個紅包，那么這 6 個紅包的金額在 0.01~23.3 元之間波動

搶紅包接口開發(fā)

「測試」

「發(fā)紅包」

模擬高并發(fā)搶紅包(Jmeter壓測工具)

因為我發(fā)了 10 個紅包，金額是 20000，使用壓測工具，模擬50個請求，只允許前10個請求能搶到紅包，并且金額等于20000。

布隆過濾器

介紹

布隆過濾器是1970年由布隆提出的。它實際上是一個很長的二進制向量和一系列隨機映射函數(shù)。布隆過濾器可以用于檢索一個元素是否在一個集合中。它的優(yōu)點是空間效率和查詢時間都遠遠超過一般的算法，缺點是有一定的誤識別率和刪除困難。

優(yōu)點

相比于其他的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，布隆過濾器在空間和時間方面都有巨大的優(yōu)勢。布隆過濾器存儲空間和插入/查詢時間都是常數(shù)。另外三列函數(shù)相互之間沒有關(guān)系，方便由硬件并行實現(xiàn)。布隆過濾器不需要存儲元素本身，在某些對保密要求非常嚴(yán)格的場合有優(yōu)勢。

缺點

但是布隆過濾器的缺點和有點一樣明顯。誤算率是其中之一。隨著存入的元素數(shù)量增加，誤算率隨之增加。但是如果元素數(shù)量太少，則使用散列表足矣。

布隆過濾器有什么用

黑客流量攻擊：故意訪問不存在的數(shù)據(jù)，導(dǎo)致查程序不斷訪問DB的數(shù)據(jù)

黑客安全阻截：當(dāng)黑客訪問不存在的緩存時迅速返回避免緩存及DB掛掉

網(wǎng)頁爬蟲對 URL 的去重，避免爬取相同的URL地址

反垃圾郵件，從數(shù)十億個垃圾郵件列表中判斷某郵件是否垃圾郵件(同理，垃圾短信)

緩存擊穿，將已存在的緩存放到布隆中，當(dāng)黑客訪問不存在的緩存時迅速返回避免緩存及 DB 掛掉

布隆過濾器實現(xiàn)會員轉(zhuǎn)盤抽獎

需求

一個抽獎程序，只針對會員用戶有效

通過google布隆過濾器存儲會員數(shù)據(jù)

程序啟動時將數(shù)據(jù)放入內(nèi)存中

google自動創(chuàng)建布隆過濾器

用戶ID進來之后判斷是否是會員

代碼實現(xiàn)

引入依賴

com.google.guava guava 29.0-jre

數(shù)據(jù)庫會員表

CREATE TABLE `sys_user` ( `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT, `user_name` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '?戶名', `image` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '?戶頭像', PRIMARY KEY (`id`) ) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=utf8;

初始化布隆過濾器

dao 層和 dao 映射文件，就單純的一個 sql 查詢，看核心方法，下面會附源碼滴，不要慌好嘛

控制層

測試

缺點

內(nèi)存級別產(chǎn)部

重啟即失效

本地內(nèi)存無法用在分布式場景

不支持大數(shù)據(jù)量存儲

Redis布隆過濾器

優(yōu)點

可擴展性 Bloom 過濾器

不存在重啟即失效或定時任務(wù)維護的成本

缺點

需要網(wǎng)絡(luò)IO，性能比基于內(nèi)存的過濾器低

布隆過濾器安裝

「下載」

github：https://github.com/RedisBloom/RedisBloom

鏈接:https://pan.baidu.com/s/16DlKLm8WGFzGkoPpy8y4Aw密碼:25w1

「編譯」

make

「將 Rebloom 加載到 Redis 中」

先把 Redis 給停掉！?。≡?redis.conf 里面添加一行命令->加載模塊

loadmodule/usr/soft/RedisBloom-2.2.4/redisbloom.so

「測試布隆過濾器」

SpringBoot 整合 Redis 布隆過濾器

編寫兩個lua腳本

添加數(shù)據(jù)到指定名稱的布隆過濾器

從指定名稱的布隆過濾器獲取key是否存在的腳本

localbloomName=KEYS[1] localvalue=KEYS[2] --bloomFilter localresult_1=redis.call('BF.ADD',bloomName,value) returnresult_1

localbloomName=KEYS[1] localvalue=KEYS[2] --bloomFilter localresult_1=redis.call('BF.EXISTS',bloomName,value) returnresult_1

在 RedisService.java 中添加 2 個方法

驗證

秒殺

秒殺業(yè)務(wù)流程圖

數(shù)據(jù)落地存儲方案

通過分布式redis減庫存

DB存最終訂單信息數(shù)據(jù)

API性能調(diào)優(yōu)

性能瓶頸在高并發(fā)秒殺

技術(shù)難題在于超賣問題

實現(xiàn)步驟

提前將秒殺數(shù)據(jù)緩存到 redis

setskuId_start_10_1554045087--秒殺標(biāo)識 setskuId_access_112000--允許搶購數(shù) setskuId_count_10--搶購計數(shù) setskuId_booked_10--真實秒殺數(shù)

秒殺開始前，skuId_start為0，代表活動未開始

當(dāng)skuId_start改為1時，活動開始，開始秒殺叭

當(dāng)接受下單數(shù)達到sku_count*1.2后，繼續(xù)攔截所有請求，商品剩余數(shù)量為0(為啥接受搶購數(shù)為1萬2呢，看業(yè)務(wù)流程圖，涉及到“校驗訂單信息”，一般設(shè)置的值要比總數(shù)多一點，多多少自己定)

利用 Redis 緩存加速增庫存數(shù)

"skuId_booked":10000//從0開始累加，秒殺的個數(shù)只能加到1萬

將用戶訂單數(shù)據(jù)寫入 MQ(異步方式)。

另外一臺服務(wù)器監(jiān)聽 mq，將訂單信息寫入到 DB。

好了，以上就是完整的開發(fā)步驟，下面我們開始編寫代碼

代碼實戰(zhàn)

網(wǎng)關(guān)瀏覽攔截層

1、先判斷秒殺是否已經(jīng)開始

2、利用 Redis 緩存 incr 攔截流量

用 incr 方法原子加

通過原子加帕努單當(dāng)前 skuId_access 是否達到最大值

訂單信息校驗層

1、校驗當(dāng)前用戶是否已經(jīng)買過這個商品

需要存儲用戶的uid

存數(shù)據(jù)庫效率太低

存Redis value方式數(shù)據(jù)太大

存布隆過濾器性能高且數(shù)據(jù)量小(推薦)

2、校驗通過直接返回搶購成功

開發(fā)lua腳本實現(xiàn)庫存扣除

1、庫存扣除成功，獲取當(dāng)前最新庫存

2、如果庫存大于0，即馬上進行庫存扣除，并且訪問搶購成功給用戶

3、考慮原子性問題

保證原子性的方式，采用 lua 腳本

采用lua腳本方式保證原子性帶來缺點，性能有所下降

不保證原子性缺點，放入請求量可能大于預(yù)期

當(dāng)前扣除庫存場景必須保證原子性，否則會導(dǎo)致超賣

4、返回搶購結(jié)果

搶購成功

庫存沒了，搶購失敗

控制層

Service 層

布隆過濾器

初始化redis緩存

setskuId_start_10_1554045087--秒殺標(biāo)識 setskuId_access_112000--允許搶購數(shù) setskuId_count_10--搶購計數(shù) setskuId_booked_10--真實秒殺數(shù)

秒殺驗證

jmeter 配置

壓測秒殺驗證原子性

項目下載

鏈接:https://pan.baidu.com/s/1hZUPRAljkqO05fYluqJBhQ密碼:1iwr

尾聲

演示的時候，我使用的 Redis 單機的，吞吐量不是很大，感興趣的，可以自己搭建個 Redis 主從復(fù)制+哨兵+集群，然后再測試。

最近比較忙，沒時間完善微信搶紅包秒殺的原子性。下面那個完整案例搶庫存的，親自使用 Jmeter 壓測幾次，是原子性的，可以拿來借鑒，感興趣的同學(xué)，可以借鑒下面搶庫存的代碼，把微信搶紅包的功能在完善下，我就不修改啦。

原文標(biāo)題：Redis 秒殺實戰(zhàn)

文章出處：【微信公眾號：數(shù)據(jù)分析與開發(fā)】歡迎添加關(guān)注！文章轉(zhuǎn)載請注明出處。