字节面试：如何设计一个秒杀系统

秒杀系统主要是有三个特点高性能、高并发、高可用。

从一次秒杀的流程出发，考虑秒杀系统的三个特点，那么就可以设计一个秒杀系统。

1. 秒杀页面获取

优化方案：

1. 动静分离。将页面的静态资源等部署到Nginx或者CDN，这样可以加快秒杀页面获取。

2. 静态资源合并获取。通过将多个请求合并为单个请求，一次获取多个静态资源，这样可以加快秒杀页面获取。

3. 服务降级。秒杀页面做服务降级处理，将商品推荐列表、评论等做降级处理，少显示或者不显示。秒杀页面需要登录才能查看，对未登录用户直接返回登录界面。

4. 服务监控。对流量进行监控，使用令牌桶算法等限流算法对流量进行控制。有必要时将部分任务进行熔断。

5. 页面数据缓存。将页面数据缓存到Redis中，减少数据库操作。

6. 秒杀连接加盐。使URL动态化，可以减少非法用户操作。

2. 商品下单

优化方案：

1. 前端/后端限流。前端/客户端防抖。限制时间间隔内的下单次数。

2. 防机器人刷单。对下单操作增加填写验证码步骤，如：55+44=？、“你好”的小写拼音、选出所有飞机等问题，将非法请求过滤掉。

3. 商品下单预扣库存。数据库表设计的时候需要设置锁库存字段。进行秒杀的时候，减少库存将在Redis中使用分布式锁进行操作。其它后续操作可以使用RabbitMQ进行操作。

4. 商品下单预扣库存（库存预热）可以添加延时队列。将超时商品转发到死信路由，然后进行操作。

5. 商品下单可以进行异步操作，如双次验价等操作可以使用多线程。

3. 支付

优化方案：

1. 将支付划分为一个单独的系统，只开放对应的支付接口。因为支付系统是金融敏感的，所以应该保证支付系统的高可用。

2. 回滚机制。建议使用分布式事务，对支付业务进行TCC事务，因为支付系统是金融敏感的。

于是，秒杀系统一般会引入MQ、Redis、MySQL、Nginx等中间件，需要对每个中间件进行高性能、高并发、高可用的分析。

MQ

优化方案：

1. 集群部署。MQ系统一般都是集群部署的，进行镜像集群部署，可以提升系统的可用性。

2. 开启持久化。对MQ系统中的信息开启持久化，将其刷到硬盘内，防止宕机。

3. 关闭消费自动ACK，需要进行手动ACK。防止信息消费异常。

Redis

优化方案：

1. Redis进行读写分离，Master节点进行写操作，其他节点进行读操作。

2. Redis进行哨兵部署，让某一个节点宕机后可以迅速有机器顶替上。

3. Redis进行分片集群部署，让请求分布到每一台Redis机器上。

4. 开启持久化日志。AOF和RDB根据业务状况进行调整。

5. 一个系统可以有多个Redis集群，例如页面数据和商品下单两个方面的Redis可以用多个集群的Redis。

MySQL

优化方案：

1. 根据业务建立索引。唯一索引、普通索引、联合索引等。

2. 看业务是否有优化的地方，减少回表操作。

3. 分库分表。MySQL应该进行集群部署，单台Redis一般只有2000QPS左右。

   1. 分库。使用MyCat或者ShardingSphere等进行分库，将操作通过算法分配到相对应的机器上面。

   2. 分表。分表有垂直划分和水平划分两种。垂直划分是将部分字段分割到其它表上面。水平划分是将数据水平划分到同一数据库中的不同表上面，避免一个表上面的数据过大。

   3. 一般来说，建议分32个库，每个库分32张表，这样完全能够满足大部分企业的需求。

4. MySQL的瓶颈是磁盘IO，可以更换固态硬盘。

Nginx

优化方案：

1. 动静分离。将静态资源部署到Nginx中，无需到其它中间件中查询。

2. Nginx可以开启限流操作。令牌桶和露铜算法都支持。

3. Nginx开启负载均衡，将服务请求打到不同的服务器上，降低单台服务器压力。

除了上面列出来的，还有很多的优化操作。

热点数据分离

热点商品和普通商品使用的系统可以隔离开来，这样即使秒杀系统宕机了，普通的商品下单也不会有任何问题。

1. 秒杀商品放到热点数据系统内。

2. 直播商品也可以放到热点数据系统内。

3. 流量监控。可以将下单比较多的商品放到热点数据系统内。

4. 商家上报。商家可以将未来可能售卖较多的商品上报，放到热点数据系统内。

5. 数据分析。分析以往数据，得出一些未来可能售卖较多的商品，放到热点数据系统内。

性能优化

最后可以进行机器上面的性能优化。

1. 更换CPU

2. 更换内存

3. 更换速度更快的硬盘

4. 更新Linux系统内核

5. 更新软件系统稳定版本

6. 关闭Linux上面一些无用的服务