高並發解決思路


今日看到一位大佬所寫的文章,感覺思路很清晰,所以記錄下來,以作后看。

一、秒殺帶來了什么?    

秒殺或搶購活動一般會經過【預約】【搶訂單】【支付】這3個大環節,而其中【搶訂單】這個環節是最考驗業務提供方的抗壓能力的。  

搶訂單環節一般會帶來2個問題:  

1、高並發  比較火熱的秒殺在線人數都是10w起的,如此之高的在線人數對於網站架構從前到后都是一種考驗。  

2、超賣  任何商品都會有數量上限,如何避免成功下訂單買到商品的人數不超過商品數量的上限,這是每個搶購活動都要面臨的難題。

 二、如何解決?   

首先,產品解決方案我們就不予討論了。我們只討論技術解決方案

1、前端  面對高並發的搶購活動,前端常用的三板斧是【擴容】【靜態化】【限流】  

A:擴容  加機器,這是最簡單的方法,通過增加前端池的整體承載量來抗峰值。  

B:靜態化  將活動頁面上的所有可以靜態的元素全部靜態化,並盡量減少動態元素。通過CDN來抗峰值。  

C:限流  一般都會采用IP級別的限流,即針對某一個IP,限制單位時間內發起請求數量。  或者活動入口的時候增加游戲或者問題環節進行消峰操作。  

D:有損服務  最后一招,在接近前端池承載能力的水位上限的時候,隨機拒絕部分請求來保護活動整體的可用性。 

2、后端  那么后端的數據庫在高並發和超賣下會遇到什么問題呢?

主要會有如下3個問題:(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自身對於高並發的處理性能就會出現問題,一般來說,MySQL的處理性能會隨着並發thread上升而上升,但是到了一定的並發度之后會出現明顯的拐點,之后一路下降,最終甚至會比單thread的性能還要差。  

II: 其次,超賣的根結在於減庫存操作是一個事務操作,需要先select,然后insert,最后update -1。最后這個-1操作是不能出現負數的,但是當多用戶在有庫存的情況下並發操作,出現負數這是無法避免的。  

III:最后,當減庫存和高並發碰到一起的時候,由於操作的庫存數目在同一行,就會出現爭搶InnoDB行鎖的問題,導致出現互相等待甚至死鎖,從而大大降低MySQL的處理性能,最終導致前端頁面出現超時異常。  

針對上述問題,如何解決呢? 我們先看眼淘寶的高大上解決方案:  

I:  關閉死鎖檢測,提高並發處理性能。  

II:修改源代碼,將排隊提到進入引擎層前,降低引擎層面的並發度。  

III:組提交,降低server和引擎的交互次數,降低IO消耗。  

以上內容可以參考丁奇在DTCC2013上分享的《秒殺場景下MySQL的低效》一文。在文中所有優化都使用后,TPS在高並發下,從原始的150飆升到8.5w,提升近566倍,非常嚇人!!!  不過結合我們的實際,改源碼這種高大上的解決方案顯然有那么一點不切實際。於是小伙伴們需要討論出一種適合我們實際情況的解決方案。

以下就是我們討論的解決方案:  

首先設定一個前提,為了防止超賣現象,所有減庫存操作都需要進行一次減后檢查,保證減完不能等於負數。(由於MySQL事務的特性,這種方法只能降低超賣的數量,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:  將存庫從MySQL前移到Redis中,所有的寫操作放到內存中,由於Redis中不存在鎖故不會出現互相等待,並且由於Redis的寫性能和讀性能都遠高於MySQL,這就解決了高並發下的性能問題。然后通過隊列等異步手段,將變化的數據異步寫入到DB中。  優點:解決性能問題  缺點:沒有解決超賣問題,同時由於異步寫入DB,存在某一時刻DB和Redis中數據不一致的風險。 

解決方案2:  引入隊列,然后將所有寫DB操作在單隊列中排隊,完全串行處理。當達到庫存閥值的時候就不在消費隊列,並關閉購買功能。這就解決了超賣問題。  優點:解決超賣問題,略微提升性能。  缺點:性能受限於隊列處理機處理性能和DB的寫入性能中最短的那個,另外多商品同時搶購的時候需要准備多條隊列。 

解決方案3:  將寫操作前移到Memcached中,同時利用Memcached的輕量級的鎖機制CAS來實現減庫存操作。  優點:讀寫在內存中,操作性能快,引入輕量級鎖之后可以保證同一時刻只有一個寫入成功,解決減庫存問題。  缺點:沒有實測,基於CAS的特性不知道高並發下是否會出現大量更新失敗?不過加鎖之后肯定對並發性能會有影響。

 解決方案4:  將提交操作變成兩段式,先申請后確認。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),同時利用Redis的事務特性來發號,保證拿到小於等於庫存閥值的號的人都可以成功提交訂單。然后數據異步更新到DB中。  優點:解決超賣問題,庫存讀寫都在內存中,故同時解決性能問題。  缺點:由於異步寫入DB,可能存在數據不一致。另可能存在少買,也就是如果拿到號的人不真正下訂單,可能庫存減為0,但是訂單數並沒有達到庫存閥值。 

三、總結   

1、前端三板斧【擴容】【限流】【靜態化】  

2、后端兩條路【內存】+【排隊】


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