使用DCS实现电商秒杀功能

方案概述

应用场景

电商秒杀是一种网上竞拍活动，通常商家会在平台释放少量稀缺商品，吸引大量客户，平台会收到平时数十倍甚至上百倍的下单请求，但是只有少数客户可以下单成功。电商秒杀系统的分流过程可以分为以下几个步骤：

1. 用户请求进入系统：当用户发起秒杀请求时，请求会首先进入负载均衡服务器。
2. 负载均衡：负载均衡服务器会根据一定的算法将请求分发给后端多台服务器，以达到负载均衡的目的。负载均衡算法可以采用轮询、随机、最少连接数等方式。
3. 业务逻辑处理：后端服务器接收到请求后，进行业务逻辑处理，并根据请求的商品数量、用户身份等信息进行校验。
4. 库存扣减：如果库存充足，后端服务器会进行库存扣减操作，并生成订单信息，返回给用户秒杀成功的信息；如果库存不足，则返回给用户秒杀失败的信息。
5. 订单处理：后端服务器会将订单信息保存到数据库中，并进行异步处理，例如发送消息通知用户订单状态。
6. 缓存更新：后端服务器会更新缓存中的商品库存信息，以便处理下一次秒杀请求。

秒杀过程中多次访问数据库，下单通常是利用行级锁进行访问限制，抢到锁才能查询数据库和下单。但是秒杀时的大量订单请求，会导致数据库访问阻塞。

解决方案

利用分布式缓存服务（DCS）的Redis作为数据库的缓存，客户端访问Redis进行库存查询和下单操作，具有以下优势：

• Redis提供很高的读写速度和并发性能，可以满足电商秒杀系统高并发的需求。
• Redis支持主备、集群等高可用架构， 支持数据持久化，即使服务器宕机也可以恢复数据。
• Redis支持事务和原子性操作，可以保证秒杀操作的一致性和正确性。
• 利用Redis缓存商品和用户信息，减轻数据库的压力，提高系统的性能。

本篇文档示例中，用Redis中的hash结构表示商品信息。total表示总数，booked表示下单数，remain表示剩余商品数量。

“product”: {
“total”: 200
“booked”:0
“remain”:200
}

扣量时，服务器通过请求Redis获取下单资格。Redis为单线程模型，lua可以保证多个命令的原子性。通过如下lua脚本完成扣量。

local n = tonumber(ARGV[1])
if not n  or n == 0 then
   return 0
end
local vals = redis.call(\"HMGET\", KEYS[1], \"total\", \"booked\", \"remain\");
local booked = tonumber(vals[2])
local remain = tonumber(vals[3])
if booked <= remain then
   redis.call(\"HINCRBY\", KEYS[1], \"booked\", n)
   redis.call(\"HINCRBY\", KEYS[1], \"remain\", -n)
   return n;
end
return 0

前提条件

• 已创建DCS缓存实例，且状态为“运行中”。
• 客户端所在服务器与DCS缓存实例网络互通：
  • 客户端与Redis实例所在VPC为同一VPC

    同一VPC内网络默认互通。

  • 客户端与Redis实例所在VPC为相同region下的不同VPC

    如果客户端与Redis实例不在相同VPC中，可以通过建立VPC对等连接方式连通网络，具体请参考：缓存实例是否支持跨VPC访问？。

  • 客户端与Redis实例所在VPC不在相同region

    如果客户端服务器和Redis实例不在同一region，仅支持通过云专线打通网络，请参考云专线。

  • 公网访问

    客户端公网访问Redis 4.0/5.0/6.0实例请参考使用Nginx实现公网访问DCS或使用华为云ELB公网访问DCS。

• 客户端所在服务器已安装JDK1.8以上版本和Intellij IDEA开发工具，下载jedis客户端（点此处下载jar包）。

  本文档下载的开发工具和客户端仅为示例，您可以选择其它类型的工具和客户端。

实施步骤

1. 在服务器上运行Intellij IDEA，创建一个MAVEN工程，为示例代码创建一个SecondsKill.java文件，pom.xml文件中引用Jedis：

   <dependency>
         <groupId>redis.clients</groupId>
           <artifactId>jedis</artifactId>
         <version>4.2.0</version>
   </dependency>

2. 编译并运行以下demo，该示例以Java语言实现。
   示例中的Redis连接地址和端口需要根据实际获取的值进行修改。

   package com.huawei.demo;
   import java.util.ArrayList;
   import java.util.*;
   
   import redis.clients.jedis.Jedis;
   import redis.clients.jedis.JedisPool;
   import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;
   
   public class SecondsKill {
   	private static void InitProduct(Jedis jedis) {
   		jedis.hset("product", "total", "200");
   		jedis.hset("product", "booked", "0");
   		jedis.hset("product","remain", "200");
   	}
   
   	private static String LoadLuaScript(Jedis jedis) {
   		String lua = "local n = tonumber(ARGV[1])\n"
   			+ "if not n  or n == 0 then\n"
   			+ "return 0\n"
   			+ "end\n"
   			+ "local vals = redis.call(\"HMGET\", KEYS[1], \"total\", \"booked\", \"remain\");\n"
   			+ "local booked = tonumber(vals[2])\n"
   			+ "local remain = tonumber(vals[3])\n"
   			+ "if booked <= remain then\n"
   			+ "redis.call(\"HINCRBY\", KEYS[1], \"booked\", n)\n"
   			+ "redis.call(\"HINCRBY\", KEYS[1], \"remain\", -n)\n"
   			+ "return n;\n"
   			+ "end\n"
   			+ "return 0";
   		String scriptLoad = jedis.scriptLoad(lua);
   
   		return scriptLoad;
   	}
   
   	public static void main(String[] args) {
   		JedisPoolConfig config = new JedisPoolConfig();
   		// 最大连接数
   		config.setMaxTotal(30);
   		// 最大连接空闲数
   		config.setMaxIdle(2);
   		// 连接Redis，Redis实例连接地址和端口需替换为实际获取的值
   		JedisPool pool = new JedisPool(config, "127.0.0.1", 6379);
   		Jedis jedis = null;
   		try {
   			jedis = pool.getResource();
                           jedis.auth("password");   //配置实例的连接密码，免密访问的实例无需填写
   			System.out.println(jedis);
   
   			// 初始化产品信息
   			InitProduct(jedis);
   
   			// 存入lua脚本
   			String scriptLoad = LoadLuaScript(jedis);
   
   			List<String> keys = new ArrayList<>();
   			List<String> vals = new ArrayList<>();
   			keys.add("product");
   
   			//下单15个
   			int num = 15;
   			vals.add(String.valueOf(num));
   
   			//执行lua脚本
   			jedis.evalsha(scriptLoad, keys, vals);
   			System.out.println("total:"+jedis.hget("product", "total")+"\n"+"booked:"+jedis.hget("product",
   				"booked")+"\n"+"remain:"+jedis.hget("product","remain"));
   
   		} catch (Exception ex) {
   			ex.printStackTrace();
   		} finally {
   			if (jedis != null) {
   				jedis.close();
   			}
   		}
   	}
   }

   执行结果：

   total:200
   booked:15
   remain:185