随着双11的临近,各种促销活动开始变得热门起来,比较主流的有秒杀、抢优惠券、拼团等等。
涉及到高并发争抢同一个资源的主要场景有秒杀和抢优惠券。
前提
活动规则
- 奖品数量有限,比如100个
- 不限制参与用户数
- 每个用户只能参与1次秒杀
活动要求
- 不能多发,也不能少发,100个奖品要全部发出去
- 1个用户最多抢1个奖品
- 遵循先到先得原则,先来的用户有奖品
数据库实现
悲观锁性能太差,本文不予讨论,讨论一下使用乐观锁解决高并发问题的优缺点。
数据库结构
- 未中奖时UserId为0,RewardAt为NULL
- 中奖时UserId为中奖用户ID,RewardAt为中奖时间
乐观锁实现
乐观锁实际上并不存在真正的锁,乐观锁是利用数据的某个字段来做的,比如本文的例子就是以UserId来实现的。
实现流程如下:
1.查询UserId为0的奖品,如果未找到则提示无奖品
- SELECT * FROM envelope WHERE user_id=0 LIMIT 1
2.更新奖品的用户ID和中奖时间(假设奖品ID为1,中奖用户ID为100,当前时间为2019-10-29 12:00:00),这里的user_id=0就是我们的乐观锁了。
- UPDATE envelope SET user_id=100, reward_at=‘2019-10-29 12:00:00’ WHERE user_id=0 AND id=1
3.检测UPDATE语句的执行返回值,如果返回1证明中奖成功,否则证明该奖品被其他人抢了
为什么要添加乐观锁
正常情况下获取奖品、然后把奖品更新给指定用户是没问题的。如果不添加user_id=0时,高并发场景下会出现下面的问题:
- 两个用户同时查询到了1个未中奖的奖品(发生并发问题)
- 将奖品的中奖用户更新为用户1,更新条件只有ID=奖品ID
- 上述SQL执行是成功的,影响行数也是1,此时接口会返回用户1中奖
- 接下来将中奖用户更新为用户2,更新条件也只有ID=奖品ID
- 由于是同一个奖品,已经发给用户1的奖品会重新发放给用户2,此时影响行数为1,接口返回用户2也中奖
- 所以该奖品的最终结果是发放给用户2
- 用户1就会过来投诉活动方了,因为抽奖接口返回用户1中奖,但他的奖品被抢了,此时活动方只能赔钱了
添加乐观锁之后的抽奖流程
- 更新用户1时的条件为id=红包ID AND user_id=0 ,由于此时红包未分配给任何人,用户1更新成功,接口返回用户1中奖
- 当更新用户2时更新条件为id=红包ID AND user_id=0,由于此时该红包已经分配给用户1了,所以该条件不会更新任何记录,接口返回用户2中奖
乐观锁优缺点
优点
- 性能尚可,因为无锁
- 不会超发
缺点
- 通常不满足“先到先得”的活动规则,一旦发生并发,就会发生未中奖的情况,此时奖品库还有奖品
压测
在MacBook Pro 2018上的压测表现如下(Golang实现的HTTP服务器,MySQL连接池大小100,Jmeter压测):
- 500并发 500总请求数 平均响应时间331ms 发放成功数为31 吞吐量458.7/s
Redis实现
可以看到乐观锁的实现下争抢比太高,不是推荐的实现方法,下面通过Redis来优化这个秒杀业务。
Redis高性能的原因
- 单线程 省去了线程切换开销
- 基于内存的操作 虽然持久化操作涉及到硬盘访问,但是那是异步的,不会影响Redis的业务
- 使用了IO多路复用
实现流程
1.活动开始前将数据库中奖品的code写入Redis队列中
2.活动进行时使用lpop弹出队列中的元素
3.如果获取成功,则使用UPDATE语法发放奖品
- UPDATE reward SET user_id=用户ID,reward_at=当前时间 WHERE code=‘奖品码’
4.如果获取失败,则当前无可用奖品,提示未中奖即可
使用Redis的情况下并发访问是通过Redis的lpop()来保证的,该方法是原子方法,可以保证并发情况下也是一个个弹出的。
压测
在MacBook Pro 2018上的压测表现如下(Golang实现的HTTP服务器,MySQL连接池大小100,Redis连接池代销100,Jmeter压测):
- 500并发 500总请求数 平均响应时间48ms 发放成功数100 吞吐量497.0/s
结论
可以看到Redis的表现是稳定的,不会出现超发,且访问延迟少了8倍左右,吞吐量还没达到瓶颈,可以看出Redis对于高并发系统的性能提升是非常大的!接入成本也不算高,值得学习!
实验代码
- // main.go
- package main
- import (
- “fmt”
- “github.com/go-redis/redis”
- _ “github.com/go-sql-driver/mysql”
- “github.com/jinzhu/gorm”
- “log”
- “net/http”
- “strconv”
- “time”
- )
- type Envelope struct {
- Id int `gorm:“primary_key”`
- Code string
- UserId int
- CreatedAt time.Time
- RewardAt *time.Time
- }
- func (Envelope) TableName() string {
- return “envelope”
- }
- func (p *Envelope) BeforeCreate() error {
- p.CreatedAt = time.Now()
- return nil
- }
- const (
- QueueEnvelope = “envelope”
- QueueUser = “user”
- )
- var (
- db *gorm.DB
- redisClient *redis.Client
- )
- func init() {
- var err error
- db, err = gorm.Open(“mysql”, “root:root@tcp(localhost:3306)/test?charset=utf8&parseTime=True&loc=Local”)
- if err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- if err = db.DB().Ping(); err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- db.DB().SetMaxOpenConns(100)
- fmt.Println(“database connected. pool size 10”)
- }
- func init() {
- redisClient = redis.NewClient(&redis.Options{
- Addr: “localhost:6379”,
- DB: 0,
- PoolSize: 100,
- })
- if _, err := redisClient.Ping().Result(); err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- fmt.Println(“redis connected. pool size 100”)
- }
- // 读取Code写入Queue
- func init() {
- envelopes := make([]Envelope, 0, 100)
- if err := db.Debug().Where(“user_id=0”).Limit(100).Find(&envelopes).Error; err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- if len(envelopes) != 100 {
- log.Fatal(“不足100个奖品”)
- }
- for i := range envelopes {
- if err := redisClient.LPush(QueueEnvelope, envelopes[i].Code).Err(); err != nil {
- log.Fatal(err)
- }
- }
- fmt.Println(“load 100 envelopes”)
- }
- func main() {
- http.HandleFunc(“/envelope”, func(w http.ResponseWriter, r *http.Request) {
- uid := r.Header.Get(“x-user-id”)
- if uid == “” {
- w.WriteHeader(401)
- _, _ = fmt.Fprint(w, “UnAuthorized”)
- return
- }
- uidValue, err := strconv.Atoi(uid)
- if err != nil {
- w.WriteHeader(400)
- _, _ = fmt.Fprint(w, “Bad Request”)
- return
- }
- // 检测用户是否抢过了
- if result, err := redisClient.HIncrBy(QueueUser, uid, 1).Result(); err != nil || result != 1 {
- w.WriteHeader(429)
- _, _ = fmt.Fprint(w, “Too Many Request”)
- return
- }
- // 检测是否在队列中
- code, err := redisClient.LPop(QueueEnvelope).Result()
- if err != nil {
- w.WriteHeader(200)
- _, _ = fmt.Fprint(w, “No Envelope”)
- return
- }
- // 发放红包
- envelope := &Envelope{}
- err = db.Where(“code=?”, code).Take(&envelope).Error
- if err == gorm.ErrRecordNotFound {
- w.WriteHeader(200)
- _, _ = fmt.Fprint(w, “No Envelope”)
- return
- }
- if err != nil {
- w.WriteHeader(500)
- _, _ = fmt.Fprint(w, err)
- return
- }
- now := time.Now()
- envelope.UserId = uidValue
- envelope.RewardAt = &now
- rowsAffected := db.Where(“user_id=0”).Save(&envelope).RowsAffected // 添加user_id=0来验证Redis是否真的解决争抢问题
- if rowsAffected == 0 {
- fmt.Printf(“发生争抢. id=%d\n”, envelope.Id)
- w.WriteHeader(500)
- _, _ = fmt.Fprintf(w, “发生争抢. id=%d\n”, envelope.Id)
- return
- }
- _, _ = fmt.Fprint(w, envelope.Code)
- })
- fmt.Println(“listen on 8080”)
- fmt.Println(http.ListenAndServe(“:8080”, nil))
- }
极牛网精选文章《Redis优化高并发下的秒杀性能》文中所述为作者独立观点,不代表极牛网立场。如若转载请注明出处:https://geeknb.com/8336.html