AIQ - 架构 | SpringBoot 开发案例从 0 到 1 构建分布式秒杀系统


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前言

最近,被推送了不少秒杀架构的文章,忙里偷闲自己也总结了一下互联网平台秒杀架构设计,当然也借鉴了不少同学的思路。俗话说,脱离案例讲架构都是耍流氓,最终使用 SpringBoot 模拟实现了部分秒杀场景,同时跟大家分享交流一下。

秒杀场景

秒杀场景无非就是多个用户在同时抢购一件或者多件商品,专用词汇就是所谓的高并发。现实中经常被大家喜闻乐见的场景,一群大妈抢购打折鸡蛋的画面一定不会陌生,如此场面让服务员大姐很无奈,赶上不要钱了。

业务特点

  • 瞬间高并发、电脑旁边的小哥哥、小姐姐们如超市哄抢的大妈一般,疯狂的点着鼠标

  • 库存少、便宜、稀缺限量,值得大家去抢购,如苹果肾,小米粉,锤子粉 (理解万岁)

用户规模

用户规模可大可小,几百或者上千人的活动单体架构足以可以应付,简单的加锁、进程内队列就可以轻松搞定。一旦上升到百万、千万级别的规模就要考虑分布式集群来应对瞬时高并发。

秒杀架构

架构层级

  • 一般商家在做活动的时候,经常会遇到各种不怀好意的 DDOS 攻击 (利用无辜的吃瓜群众夺取资源),导致真正的我们无法获得服务!所以说高防 IP 还是很有必要的。

  • 搞活动就意味着人多,接入 SLB,对多台云服务器进行流量分发,可以通过流量分发扩展应用系统对外的服务能力,通过消除单点故障提升应用系统的可用性。

  • 基于 SLB 价格以及灵活性考虑后面我们接入 Nginx 做限流分发,来保障后端服务的正常运行。

  • 后端秒杀业务逻辑,基于 Redis 或者 Zookeeper 分布式锁,Kafka 或者 Redis 做消息队列,DRDS 数据库中间件实现数据的读写分离。

优化思路

  • 分流、分流、分流,重要的事情说三遍,再牛逼的机器也抵挡不住高级别的并发。

  • 限流、限流、限流,毕竟秒杀商品有限,防刷的前提下没有绝对的公平,根据每个服务的负载能力,设定流量极限。

  • 缓存、缓存、缓存、尽量不要让大量请求穿透到 DB 层,活动开始前商品信息可以推送至分布式缓存。

  • 异步、异步、异步,分析并识别出可以异步处理的逻辑,比如日志,缩短系统响应时间。

  • 主备、主备、主备,如果有条件做好主备容灾方案也是非常有必要的 (参考某年锤子的活动被攻击)。

  • 最后,为了支撑更高的并发,追求更好的性能,可以对服务器的部署模型进行优化,部分请求走正常的秒杀流程,部分请求直接返回秒杀失败,缺点是开发部署时需要维护两套逻辑。

分层优化

  • 前端优化:活动开始前生成静态商品页面推送缓存和 CDN,静态文件 (JS/CSS) 请求推送至文件服务器和 CDN。

  • 网络优化:如果是全国用户,最好是 BGP 多线机房,减少网络延迟。

  • 应用服务优化:Nginx 最佳配置、Tomcat 连接池优化、数据库配置优化、数据库连接池优化。

全链路压测

  • 分析需压测业务场景涉及系统



  • 协调各个压测系统资源并搭建压测环境

  • 压测数据隔离以及监控 (响应时间、吞吐量、错误率等数据以图表形式实时显示)

  • 压测结果统计 (平均响应时间、平均吞吐量等数据以图表形式在测试结束后显示)

  • 优化单个系统性能、关联流程以及整个业务流程

整个压测优化过程就是一个不断优化不断改进的过程,事先通过测试不断发现问题,优化系统,避免问题,指定应急方案,才能让系统的稳定性和性能都得到质的提升。

代码案例

可能秒杀架构原理大家都懂,网上也有不少实现方式,但大多都是文字的描述,告诉你如何如何,什么加锁、缓存、队列之类。但很少全面有的案例告诉你如何去做,既然是从 0 到 1,希望以下代码案例可以帮助到你。当然最终落实到生产,还有很长的路要走,要根据自己的业务进行编码,实施并部署。

你将会在代码案例中学到以下知识 (不定期补充):

  • 如何大家 SpringBoot 微服务

  • ThreadPoolExecutor 线程池的使用

  • ReentrantLock 和 Synchronized 的使用场景

  • 数据库锁机制 (悲观锁、乐观锁)

  • 分布式锁 (RedissLock、Zookeeper)

  • 进程内消息队列 (LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、ConcurrentLinkedQueue)

  • 分布式消息队列 (Redis、Kafka)

代码结构

1.  `├─src`

2.  `│  ├─main`

3.  `│  │  ├─java`

4.  `│  │  │  └─com`

5.  `│  │  │      └─itstyle`

6.  `│  │  │          └─seckill`

7.  `│  │  │              │  Application.java`

8.  `│  │  │              │  `

9.  `│  │  │              ├─common`

10.  `│  │  │              │  ├─api`

11.  `│  │  │              │  │      SwaggerConfig.java`

12.  `│  │  │              │  │      `

13.  `│  │  │              │  ├─config`

14.  `│  │  │              │  │      IndexController.java  `

15.  `│  │  │              │  │      `

16.  `│  │  │              │  ├─dynamicquery  `

17.  `│  │  │              │  │      DynamicQuery.java`

18.  `│  │  │              │  │      DynamicQueryImpl.java`

19.  `│  │  │              │  │      NativeQueryResultEntity.java`

20.  `│  │  │              │  │      `

21.  `│  │  │              │  ├─entity  `

22.  `│  │  │              │  │      Result.java`

23.  `│  │  │              │  │      Seckill.java`

24.  `│  │  │              │  │      SuccessKilled.java`

25.  `│  │  │              │  │      `

26.  `│  │  │              │  ├─enums`

27.  `│  │  │              │  │      SeckillStatEnum.java`

28.  `│  │  │              │  │      `

29.  `│  │  │              │  ├─interceptor`

30.  `│  │  │              │  │      MyAdapter.java`

31.  `│  │  │              │  │      `

32.  `│  │  │              │  └─redis`

33.  `│  │  │              │          RedisConfig.java`

34.  `│  │  │              │          RedisUtil.java`

35.  `│  │  │              │          `

36.  `│  │  │              ├─distributedlock`

37.  `│  │  │              │  ├─redis`

38.  `│  │  │              │  │      RedissLockDemo.java`

39.  `│  │  │              │  │      RedissLockUtil.java`

40.  `│  │  │              │  │      RedissonAutoConfiguration.java`

41.  `│  │  │              │  │      RedissonProperties.java`

42.  `│  │  │              │  │      `

43.  `│  │  │              │  └─zookeeper`

44.  `│  │  │              │          ZkLockUtil.java`

45.  `│  │  │              │          `

46.  `│  │  │              ├─queue`

47.  `│  │  │              │  ├─jvm`

48.  `│  │  │              │  │      SeckillQueue.java`

49.  `│  │  │              │  │      TaskRunner.java`

50.  `│  │  │              │  │      `

51.  `│  │  │              │  ├─kafka`

52.  `│  │  │              │  │      KafkaConsumer.java`

53.  `│  │  │              │  │      KafkaSender.java`

54.  `│  │  │              │  │      `

55.  `│  │  │              │  └─redis`

56.  `│  │  │              │          RedisConsumer.java`

57.  `│  │  │              │          RedisSender.java`

58.  `│  │  │              │          RedisSubListenerConfig.java`

59.  `│  │  │              │          `

60.  `│  │  │              ├─repository`

61.  `│  │  │              │      SeckillRepository.java`

62.  `│  │  │              │      `

63.  `│  │  │              ├─service`

64.  `│  │  │              │  │  ISeckillDistributedService.java`

65.  `│  │  │              │  │  ISeckillService.java`

66.  `│  │  │              │  │  `

67.  `│  │  │              │  └─impl`

68.  `│  │  │              │          SeckillDistributedServiceImpl.java`

69.  `│  │  │              │          SeckillServiceImpl.java`

70.  `│  │  │              │          `

71.  `│  │  │              └─web`

72.  `│  │  │                      SeckillController.java`

73.  `│  │  │                      SeckillDistributedController.java`

74.  `│  │  │                      `

75.  `│  │  ├─resources`

76.  `│  │  │  │  application.properties`

77.  `│  │  │  │  logback-spring.xml`

78.  `│  │  │  │  `

79.  `│  │  │  ├─sql`

80.  `│  │  │  │      seckill.sql`

81.  `│  │  │  │      `

82.  `│  │  │  ├─static`

83.  `│  │  │  └─templates`

84.  `│  │  └─webapp`

思考及改进

  • 如何防止单个用户重复秒杀下单?

  • 如何防止恶意调用秒杀接口?

  • 如果用户秒杀成功,一直不支付该怎么办?

  • 消息队列处理完成后,如果异步通知给用户秒杀成功?

  • 如何保障 Redis、Zookeeper 、Kafka 服务的正常运行 (高可用)?

  • 高并发下秒杀业务如何做到不影响其他业务 (隔离性)?

出处:https://mp.weixin.qq.com/s/r5X1syiqGINInzSmmv4lZA


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