Redis 秒殺實戰

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已原創受權git

這是Java建設者的第 116 篇原創文章

爲啥寫這個微信搶紅包項目呢，公司 0202 年 08 月 22 日，公司週年慶，搶了100多紅包🧧，O(∩_∩)O哈哈~
github

業務流程分析

功能拆解

新建紅包

在 DB、Redis 分別新增一條記錄web

搶紅包(併發)

「使用技術」面試

Redis 中數據類型的 String 特性的原子遞減（DECR key）和減小指定值（DECRBY key decrement）redis

「業務」算法

請求 Redis ，當剩餘紅包個數大於 0，紅包個數原子遞減，隨機獲取紅包
計算金額，當最後一個紅包時，最後一個紅包金額=總金額-總已搶紅包金額
更新數據庫

「查詢紅包記錄」sql

查詢 DB 便可

數據庫設計

紅包流水錶

CREATE TABLE `red_packet_info` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包id，採⽤
timestamp+5位隨機數',
 `total_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包總⾦額，單位分',
 `total_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '紅包總個數',
 `remaining_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩餘紅包⾦額，單位
分',
 `remaining_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩餘紅包個數',
 `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '新建紅包⽤戶的⽤戶標識',
 `create_time` timestamp COMMENT '建立時間',
 `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE
CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='紅包信息
表，新建⼀個紅包插⼊⼀條記錄';

紅包記錄表

CREATE TABLE `red_packet_record` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `amount` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的⾦額',
 `nick_name` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的⽤戶的⽤戶
名',
 `img_url` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包的⽤戶的頭像',
 `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '搶到紅包⽤戶的⽤戶標識',
 `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '紅包id，採⽤
timestamp+5位隨機數',
 `create_time` timestamp COMMENT '建立時間',
 `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE
CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新時間',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='搶紅包記
錄表，搶⼀個紅包插⼊⼀條記錄';

發紅包 API

發紅包接口開發

新增一條紅包記錄
往 mysql 裏面添加一條紅包記錄
往 redis 裏面添加一條紅包數量記錄
往redis裏面添加一條紅包金額記錄

❝
往db中就單純存入一條記錄，Service層和Mapper層，就簡單的一條sql語句，主要是提供思路，下面會附案例源碼，不要慌
❞

搶紅包 API

搶紅包功能屬於原子減操做
當大小小於 0 時原子減失敗
當紅包個數爲0時，後面進來的用戶所有搶紅包失敗，並不會進入拆紅包環節
搶紅包功能設計

將紅包ID的請求放入請求隊列中，若是發現超過紅包的個數，直接返回

注意事項

搶到紅包不必定能拆成功

搶紅包算法拆解

經過上圖算法得出，靠前面的人，手氣最佳概率小，手氣最佳，每每在後面

發 100 元，共 10 個紅包，那麼平均值是 10 元一個，那麼發出來的紅包金額在 0.01~20 元之間波動
當前面 4 個紅包總共被領了 30 元時，剩下 70 元，總共 6 個紅包，那麼這 6 個紅包的金額在 0.01~23.3 元之間波動

搶紅包接口開發

「測試」

「發紅包」

模擬高併發搶紅包(Jmeter壓測工具)

由於我發了 10 個紅包，金額是 20000，使用壓測工具，模擬50個請求，只容許前10個請求能搶到紅包，而且金額等於20000。

布隆過濾器

介紹

布隆過濾器是1970年由布隆提出的。它其實是一個很長的二進制向量和一系列隨機映射函數。布隆過濾器能夠用於檢索一個元素是否在一個集合中。它的優勢是空間效率和查詢時間都遠遠超過通常的算法，缺點是有必定的誤識別率和刪除困難。

優勢

相比於其餘的數據結構，布隆過濾器在空間和時間方面都有巨大的優點。布隆過濾器存儲空間和插入/查詢時間都是常數。另外三列函數相互之間沒有關係，方便由硬件並行實現。布隆過濾器不須要存儲元素自己，在某些對保密要求很是嚴格的場合有優點。

缺點

可是布隆過濾器的缺點和有點同樣明顯。誤算率是其中之一。隨着存入的元素數量增長，誤算率隨之增長。可是若是元素數量太少，則使用散列表足矣。

布隆過濾器有什麼用

黑客流量攻擊：故意訪問不存在的數據，致使查程序不斷訪問DB的數據
黑客安全阻截：當黑客訪問不存在的緩存時迅速返回避免緩存及DB掛掉
網頁爬蟲對 URL 的去重，避免爬取相同的URL地址
反垃圾郵件，從數十億個垃圾郵件列表中判斷某郵件是否垃圾郵件(同理，垃圾短信)
緩存擊穿，將已存在的緩存放到布隆中，當黑客訪問不存在的緩存時迅速返回避免緩存及 DB 掛掉

布隆過濾器實現會員轉盤抽獎

需求

一個抽獎程序，只針對會員用戶有效

經過google布隆過濾器存儲會員數據

程序啓動時將數據放入內存中
google自動建立布隆過濾器
用戶ID進來以後判斷是不是會員

代碼實現

引入依賴

<dependency>
  <groupId>com.google.guava</groupId>
  <artifactId>guava</artifactId>
  <version>29.0-jre</version>
</dependency>

數據庫會員表

CREATE TABLE `sys_user` (
 `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `user_name` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '⽤戶名',
 `image` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '⽤戶頭像',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=utf8;

初始化布隆過濾器

dao 層和 dao 映射文件，就單純的一個 sql 查詢，看核心方法，下面會附源碼滴，不要慌好嘛

控制層

測試

缺點

內存級別產部
重啓即失效
本地內存沒法用在分佈式場景
不支持大數據量存儲

Redis布隆過濾器

優勢

可擴展性 Bloom 過濾器
不存在重啓即失效或定時任務維護的成本

缺點

須要網絡IO，性能比基於內存的過濾器低

布隆過濾器安裝

「下載」

github：https://github.com/RedisBloom/RedisBloom

連接: https://pan.baidu.com/s/16DlKLm8WGFzGkoPpy8y4Aw  密碼: 25w1

「編譯」

make

「將 Rebloom 加載到 Redis 中」

先把 Redis 給停掉！！！在 redis.conf 裏面添加一行命令->加載模塊

loadmodule /usr/soft/RedisBloom-2.2.4/redisbloom.so

「測試布隆過濾器」

SpringBoot 整合 Redis 布隆過濾器

編寫兩個lua腳本

添加數據到指定名稱的布隆過濾器
從指定名稱的布隆過濾器獲取key是否存在的腳本

local bloomName = KEYS[1]
local value = KEYS[2]
--bloomFilter
local result_1 = redis.call('BF.ADD',bloomName,value)
return result_1

local bloomName = KEYS[1]
local value = KEYS[2]
--bloomFilter
local result_1 = redis.call('BF.EXISTS',bloomName,value)
return result_1

在 RedisService.java 中添加 2 個方法

驗證

秒殺

秒殺業務流程圖

數據落地存儲方案

經過分佈式redis減庫存
DB存最終訂單信息數據

API性能調優

性能瓶頸在高併發秒殺
技術難題在於超賣問題

實現步驟

提早將秒殺數據緩存到 redis

set skuId_start_1 0_1554045087 --秒殺標識
set skuId_access_1 12000 --容許搶購數
set skuId_count_1 0 --搶購計數
set skuId_booked_1 0 --真實秒殺數

秒殺開始前，skuId_start爲0，表明活動未開始
當skuId_start改成1時，活動開始，開始秒殺叭
當接受下單數達到sku_count*1.2後，繼續攔截全部請求，商品剩餘數量爲0(爲啥接受搶購數爲1萬2呢，看業務流程圖，涉及到「校驗訂單信息」，通常設置的值要比總數多一點，多多少本身定)

利用 Redis 緩存加速增庫存數

"skuId_booked":10000 //從0開始累加，秒殺的個數只能加到1萬

將用戶訂單數據寫入 MQ(異步方式)。

另一臺服務器監聽 mq，將訂單信息寫入到 DB。

好了，以上就是完整的開發步驟，下面咱們開始編寫代碼

代碼實戰

網關瀏覽攔截層

一、先判斷秒殺是否已經開始

二、利用 Redis 緩存 incr 攔截流量

用 incr 方法原子加
經過原子加帕努單當前 skuId_access 是否達到最大值

訂單信息校驗層

一、校驗當前用戶是否已經買過這個商品

須要存儲用戶的uid
存數據庫效率過低
存Redis value方式數據太大
存布隆過濾器性能高且數據量小(推薦)

二、校驗經過直接返回搶購成功

開發lua腳本實現庫存扣除

一、庫存扣除成功，獲取當前最新庫存

二、若是庫存大於0，即立刻進行庫存扣除，而且訪問搶購成功給用戶

三、考慮原子性問題

保證原子性的方式，採用 lua 腳本
採用lua腳本方式保證原子性帶來缺點，性能有所降低
不保證原子性缺點，放入請求量可能大於預期
當前扣除庫存場景必須保證原子性，不然會致使超賣

四、返回搶購結果

搶購成功
庫存沒了，搶購失敗

控制層

Service 層

布隆過濾器

初始化redis緩存

set skuId_start_1 0_1554045087 --秒殺標識
set skuId_access_1 12000 --容許搶購數
set skuId_count_1 0 --搶購計數
set skuId_booked_1 0 --真實秒殺數

秒殺驗證

jmeter 配置

壓測秒殺驗證原子性

項目下載

連接: https://pan.baidu.com/s/1hZUPRAljkqO05fYluqJBhQ  密碼: 1iwr

尾聲

演示的時候，我使用的 Redis 單機的，吞吐量不是很大，感興趣的，能夠本身搭建個 Redis 主從複製+哨兵+集羣，而後再測試。

最近比較忙，沒時間完善微信搶紅包秒殺的原子性。下面那個完整案例搶庫存的，親自使用 Jmeter 壓測幾回，是原子性的，能夠拿來借鑑，感興趣的同窗，能夠借鑑下面搶庫存的代碼，把微信搶紅包的功能在完善下，我就不修改啦。

往期精選

辣雞，你怎麼每天就會 try...catch ？試試這個

本文分享自微信公衆號 - Java建設者（javajianshe）。
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