优惠劵系统库存设计浅谈

优惠劵系统活动库存一般分为:总库存和日库存。在一个用户来领取优惠劵时,需要判断当前剩余总库存和日库存是否充足,如果充足则进行库存扣减,否则提示用户领取失败。总库存和日库存的扣减是一个原子操作,要么都成功,要么都失败。我们知道数据库事务满足"ACID"特性,因此可以将这两个操作放到一个事务中进行。

原始阶段库存设计

在最初阶段,系统用户数量较少,优惠劵领取请求流量不大。我们可以将一个活动的总库存和日库存放到同一个MySQL数据库中。一个活动的总库存对应一条记录,一个活动的日库存在活动期间每天都有一条日库存记录。在用户来领取优惠劵时,我们开启一个事务,首先扣减总库存,其次扣减日库存,如果任一步骤失败,则回滚事务,前端提示用户领取优惠劵失败。

考虑到系统数据库模块的可扩展性,我们采用“分库分表”的方式进行数据的“sharding”,按照具体的业务ID来分库,例如我们可以按照活动号来分片我们的数据,这样同一个活动的总库存和日库存都落在一个数据库中,可以做成一个事务。出于性能考虑我们不采用分布式事务。

这种系统设计的优点是:实现简单,库存具有强一致性(由事务保证);但是其缺点也很明显:事务开启时,MySQL会给总库存和日库存加行锁(InnoDB存储引擎),行锁具有排他性,在一个事务提交之前其他事务都必须等待。因此,虽然在领劵时我们系统是开启多线程方式并发处理请求,但是在更新数据库时所有的请求还是“串行化”操作。假设,我们更新总库存和日库存这两个操作一次耗时10ms,那么系统针对每个活动的领劵请求“TPS”最高也只有100,这对于一些“热点”活动高并发领取来说是无法忍受的。

Redis内存数据库库存扣减

Redis是一个高性能的分布式缓存系统,它既可以用作缓存,也可以用作内存数据库。它的特点是性能极高,因为操作都是纯内存操作。单机最高能够达到10W的QPS,对于一般的系统,这个已经能够满足要求。"Every coin has two sides",虽然Redis的性能极高,但是它也有缺点,例如redis的事务不能像MySQL一样能够保证事务的"ACID"特性,Redis 的事务保证了 ACID 中的一致性(C)和隔离性(I),但并不保证原子性(A)和持久性(D)。这样就可能产生问题,例如在扣减库存时,首先扣减总库存,再扣减日库存。假设总库存扣减成功,日库存扣减失败。Redis没有回滚机制,这样即使事务失败了,也没法回滚总库存,从而产生问题。

Redis高可用

Redis支持集群部署,Redis 集群有16384个槽,通过计算key的CRC16校验和再对16384取模得到key落在哪个slot上(CRC16(key) % 16384)。 当单个Redis节点撑不住时可以考虑用Redis集群的方式来实现库存扣减。主从复制,master节点和slave节点之间用Sentinel做故障转移。

Redis同步扣减库存,异步同步到数据库方案

虽然Redis提供了持久化方案(RDB,AOF),但是对于一些重要的业务数据,Redis本身的持久化方案可能还不够,我们需要将Redis中记录的库存数据异步同步到数据库中。在极端情况下Redis挂了,还有数据库作为"凭证"。 因此,根据业务需要,可以考虑开启一个后台任务,定时地将Redis中记录的库存数据同步到数据库中。

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转载自juejin.im/post/5c728df5e51d456a2f582013
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