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


秒杀系统主要是有三个特点高性能高并发高可用。只要对这三个点进行思考,那么就会慢慢得出一个秒杀系统。

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