AIQ - 架构 | SpringBoot 开发案例从 0 到 1 构建分布式秒杀系统
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
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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
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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
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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。
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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。
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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。
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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
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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。
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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。
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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。
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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。
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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)。
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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
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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。
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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。
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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
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分析需压测业务场景涉及系统
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协调各个压测系统资源并搭建压测环境
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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)
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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)
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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):
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如何大家SpringBoot微服务
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ThreadPoolExecutor线程池的使用
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ReentrantLock和Synchronized的使用场景
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数据库锁机制(悲观锁、乐观锁)
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分布式锁(RedissLock、Zookeeper)
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进程内消息队列(LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue、ConcurrentLinkedQueue)
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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
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如何防止单个用户重复秒杀下单?
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如何防止恶意调用秒杀接口?
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如果用户秒杀成功,一直不支付该怎么办?
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消息队列处理完成后,如果异步通知给用户秒杀成功?
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如何保障 Redis、Zookeeper 、Kafka 服务的正常运行(高可用)?
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高并发下秒杀业务如何做到不影响其他业务(隔离性)?