php和redis設計秒殺活動

1 說明

前段時間面試的時候，一直被問到如何設計一個秒殺活動，可是無奈沒有此方面的實際經驗，因此只好憑着本身的理解和一些資料去設計這麼一個程序
主要利用到了redis的string和set,string主要是利用它的k-v結構去對庫存進行處理，也能夠用list的數據結構來處理商品的庫存，set則用來確保用戶進行重複的提交
其中咱們最主要解決的問題是
-防止併發產生超搶/超賣

2 流程設計

3 代碼

3.1 服務端代碼

class MiaoSha{

    const MSG_REPEAT_USER = '請勿重複參與';
    const MSG_EMPTY_STOCK = '庫存不足';
    const MSG_KEY_NOT_EXIST = 'key不存在';

    const IP_POOL = 'ip_pool';
    const USER_POOL = 'user_pool';

    /** @var Redis  */
    public $redis;
    public $key;

    public function __construct($key = '')
    {
        $this->checkKey($key);
        $this->redis = new Redis(); //todo  鏈接池
        $this->redis->connect('127.0.0.1');
    }

    public function checkKey($key = '')
    {
        if(!$key) {
            throw new Exception(self::MSG_KEY_NOT_EXIST);
        } else {
            $this->key = $key;
        }
    }

    public function setStock($value = 0)
    {
        if($this->redis->exists($this->key) == 0) {
            $this->redis->set($this->key,$value);
        }
    }

    public function checkIp($ip = 0)
    {
        $sKey = $this->key . self::IP_POOL;
        if(!$ip || $this->redis->sIsMember($sKey,$ip)) {
            throw new Exception(self::MSG_REPEAT_USER);
        }
    }

    public function checkUser($user = 0)
    {
        $sKey = $this->key . self::USER_POOL;
        if(!$user || $this->redis->sIsMember($sKey,$user)) {
            throw new Exception(self::MSG_REPEAT_USER);
        }
    }

    public function checkStock($user = 0, $ip = 0)
    {
        $num = $this->redis->decr($this->key);
        if($num < 0 ) {
            throw new Exception(self::MSG_EMPTY_STOCK);
        } else {
            $this->redis->sAdd($this->key . self::USER_POOL, $user);
            $this->redis->sAdd($this->key . self::IP_POOL, $ip);
            //todo add to mysql
            echo 'success' . PHP_EOL;
            error_log('success' . $user . PHP_EOL,3,'/var/www/html/demo/log/debug.log');
        }
    }

    /**
     * @note:此種作法不能防止併發
     * @func checkStockFail
     * @param int $user
     * @param int $ip
     * @throws Exception
     */
    public function checkStockFail($user = 0,$ip = 0) {
        $num = $this->redis->get($this->key);
        if($num > 0 ){
            $this->redis->sAdd($this->key . self::USER_POOL, $user);
            $this->redis->sAdd($this->key . self::IP_POOL, $ip);
            //todo add to mysql
            echo 'success' . PHP_EOL;
            error_log('success' . $user . PHP_EOL,3,'/var/www/html/demo/log/debug.log');
            $num--;
            $this->redis->set($this->key,$num);
        } else {
            throw new Exception(self::MSG_EMPTY_STOCK);
        }
    }
}

3.2 客戶端測試代碼

function test()
{
    try{
        $key = 'cup_';
        $handler = new MiaoSha($key);
        $handler->setStock(10);
        $user = rand(1,10000);
        $ip = $user;
        $handler->checkIp($ip);
        $handler->checkUser($user);
        $handler->checkStock($user,$ip);
    } catch (\Exception $e) {
        echo $e->getMessage() . PHP_EOL;
        error_log('fail' . $e->getMessage() .PHP_EOL,3,'/var/www/html/demo/log/debug.log');
    }
}

function test2()
{
    try{
        $key = 'cup_';
        $handler = new MiaoSha($key);
        $handler->setStock(10);
        $user = rand(1,10000);
        $ip = $user;
        $handler->checkIp($ip);
        $handler->checkUser($user);
        $handler->checkStockFail($user,$ip); //不能防止併發的
    } catch (\Exception $e) {
        echo $e->getMessage() . PHP_EOL;
        error_log('fail' . $e->getMessage() .PHP_EOL,3,'/var/www/html/demo/log/debug.log');
    }
}

4 測試

測試環境說明

• ubantu16.04
• redis2.8.4
• php5.5

在服務端代碼裏面咱們有兩個函數分別是checkStock和checkStockFail,其中checkStockFail不能在高併發的狀況下效果不好，不能在redis層面保證庫存爲0的時候終止操做。
咱們利用ab工具進行測試
其中www.hello.com 是配置的虛擬主機名稱 flash-sale.php是咱們腳本的名稱

#第1種狀況 500併發下 用客戶端的test2()去執行
 ab -n 500 -c 100 www.hello.com/flash-sale.php

log日誌的記錄結果:

#第2種狀況 5000併發下 用客戶端的test2()去執行
 ab -n 5000 -c 1000 www.hello.com/flash-sale.php

log日誌的記錄結果:

#第3種狀況 500併發下 用客戶端的test()去執行
 ab -n 500 -c 100 www.hello.com/flash-sale.php

log日誌的記錄結果:

#第4種狀況 5000併發下 用客戶端的test()去執行
 ab -n 5000 -c 1000 www.hello.com/flash-sale.php

log日誌的記錄結果:

5 總結

咱們從日誌中能夠很明顯的看出第三、4中狀況下，能夠保證商品的數量老是咱們設置的庫存值10，可是在狀況一、2下，則產生了超賣的現象
redis來控制併發主要是利用了其api都是原子性操做的優點，從checkStock和checkStockFail中能夠看出，一個是直接decr對庫存進行減一操做，因此不存在併發的狀況，可是另外一個方法是將庫存值先取出作減一操做而後再從新賦值，這樣的話，在併發下，多個進程會讀取到多個庫存爲1的值，所以會產生超賣的狀況