秒杀系统架构设计-第一章

秒杀系统架构设计

如何更好地理解秒杀系统

从高维度出发，从总体上思考问题。秒杀其实主要解决两个问题，一个是并发读，一个是并发写。

并发读的核心优化理念是尽可能减小用户到服务端来读数据，或者让他们读更少的数据；

并发写的处理原则页同样，它要求咱们在数据库层面独立出来一个库，作特殊的处理。

咱们还要针对秒杀系统作一些保护，针对意料以外的状况设计兜底方案，以防止最坏的状况发生。

要打造并维护一个超大流量并发读写、高性能、高可用的系统，在整个用户请求路径上从浏览器到服务端咱们要遵循几个原则，就是要保证用户请求的数据尽可能少，请求数尽可能少，路径尽可能端，依赖尽可能少，而且不要有单点。

秒杀的总体架构能够归纳为"稳、准、快"几个关键字。

• 稳，就是整个系统架构要知足高可用，流量符合预期时确定要稳定，就是超出预期时也一样不能掉链子，你要保证秒杀活动顺利完成，即秒杀商品顺利地卖出去，这个时最基本地前提
• 准，就是秒杀10台iPhone，那就只能成交10台，多一台少一台都不行。保证数据一致性。
• 快，就是说系统地性能要足够高。不光是服务端要作极致地性能优化，并且在整个请求链路上都要作协同地优化，每一个地方快一点，整个系统就完美了。

技术角度地看"稳、准、快"，就对应了咱们架构上地高可用、一致性和高性能地要求。

• 高性能。秒杀涉及大量地并发读和并发写，所以支持高并发访问这个很是关键。从设计数据地动静分离方案、热点的发现与隔离、请求的削峰与分层过滤、服务端的极致优化这4各方面重点介绍。
• 一致性。如何设计秒杀减库存方案
• 高可用。从哪些环节来设计兜底方案

架构原则："4要 1不要"

1. 数据要尽可能少

   首先是指用户请求的数据能少就少。由于这些数据传输需哟啊事件，服务器在写网络时要作压缩和字符编码，很是消耗CPU。其次，系统依赖的数据能少就少，包括系统完成某些业务逻辑须要读取和保存的数据，调用其余服务会设计数据的序列化和反序列化，会很是消耗cpu，与数据库打交道越少越好，数据越简单，越小则越好。

2. 请求数要尽可能少
3. 路径要尽可能短

   所谓"路径"，就是用户发出请求到返回数据这个过程当中，需求通过的中间节点数。一般，这些节点能够表示为一个系统或者一个新的socket连接。每通过一个几点，通常都会产生一个新的Socket连接。每增长一个连接都会增长新的不肯定性。缩短请求路径不只能够增长可用性，一样能够有效提高性能（减小数据的序列化与反序列化），并减小延时（能够减小网络传输耗时）。

   缩短访问路径有一种办法，就是多个相互强依赖的应用合并部署在一块儿，把远程过程调用变成JVM内部之间的方法调用。

4. 依赖要尽可能少

   所谓依赖，指的是要完成一次用户请求必须依赖的系统或者服务，这里的依赖指的是强依赖。

   举个例子，好比说你要是展现秒杀页面，而这个页面必须强依赖商品信息、用户信息，还有其余如优惠券、成交列表等这些对秒杀不是非要不可的信息（弱依赖），这些弱依赖在紧急状况下就能够去掉。

   要减小依赖，咱们能够给系统进行分级，好比0级系统、1级系统、2级系统、3级系统，0级系统若是是最重要的系统，那么0级系统强依赖的系统也一样是最重要的系统，以此类推。

   注意，0级系统要尽可能减小对1级系统的强依赖，防止重要的系统被不重要的系统拖垮。例如支付系统是0级系统，而优惠券是1级系统的话，在极端状况下能够把优惠券降级，防止支付系统被优惠券这个1级系统给拖垮。

5. 不要有单点

   设计分布式系统最重要的原则就是"消除单点"。

   如何避免单点，我认为关键点是避免将服务的状态和机器绑定，即把服务无状态化，这样服务就能够在机器中随意移动。

不一样场景下的不一样架构案例

快速搭建简单的秒杀系统

商品购买页面增长一个"定时上架"功能，仅在秒杀开始时才让用户看到购买按钮，当商品的库存卖完了就结束了。

随着请求量的加大，这个简单的架构很快就遇到瓶颈。须要架构改造，包括：

1. 把秒杀系统独立出来单独打造一个系统，这样能够有针对性地作优化。
2. 系统部署上页独立作一个机器集群，这样秒杀大流量就不会影响到正常的商品购买集群的机器负载
3. 将热点数据（如库存数据）单独放到一个缓存系统中，以提升"读性能"
4. 增长秒杀答题，防止有秒杀器抢单。

改造后的系统架构

当访问量超百万的并发，须要进一步提高秒杀系统的性能，进一步升级，好比：

1. 对页面进行完全的动静分离，使得用户秒杀时不须要刷新整个页面，而只须要点击秒杀按钮，借此把页面刷新的数据降到最少；
2. 在服务端对秒杀商品进行本地缓存，不须要再调用依赖系统的后台服务获取数据，甚至不须要去公共的缓存集群中查询数据，这样不只能够减小系统调用，并且可以避免压垮公共缓存集群。
3. 增长系统限流保护，防止最坏状况发生。

在这里，咱们对页面进行了进一步的静态化，秒杀过程当中不须要刷新整个页面，而只须要服务端请求不多的动态数据。并且，最关键的详情和交易系统都增长了本地缓存，来提早缓存秒杀商品的信息，热点数据库也作了独立部署，等等。

每次升级都须要定制不少地方，也就是越"不通用"。例如，秒杀商品缓存在每台机器的内存中，这种方式显然不太适合太多商品同时进行秒杀的状况，由于单机的内存始终有限。因此要取得极致的性能，就要在其余地方（好比，通用性、易用性、成本等方面）有所牺牲。