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秒杀系统设计实现

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一、题目

这是一个秒杀系统,即大量用户抢有限的商品,先到先得
用户并发访问流量非常大,需要分布式的机器集群处理请求
系统实现使用Java

二、模块设计

1、用户请求分发模块:使用Nginx或Apache将用户的请求分发到不同的机器上。

2、用户请求预处理模块:判断商品是不是还有剩余来决定是不是要处理该请求。

3、用户请求处理模块:把通过预处理的请求封装成事务提交给数据库,并返回是否成功。

4、数据库接口模块:该模块是数据库的唯一接口,负责与数据库交互,提供RPC接口供查询是否秒杀结束、剩余数量等信息。

第一部分就不多说了,配置HTTP服务器即可,这里主要谈谈后面的模块。

用户请求预处理模块:

经过HTTP服务器的分发后,单个服务器的负载相对低了一些,但总量依然可能很大,如果后台商品已经被秒杀完毕,那么直接给后来的请求返回秒杀失败即可,不必再进一步发送事务了,示例代码可以如下所示:

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package seckill;
 
import org.apache.http.HttpRequest;
 
/**
 * 预处理阶段,把不必要的请求直接驳回,必要的请求添加到队列中进入下一阶段.
 */
public class PreProcessor {
    // 商品是否还有剩余
    private static boolean reminds = true;
 
    private static void forbidden() {
        // Do something.
    }
 
    public static boolean checkReminds() {
        if (reminds) {
            // 远程检测是否还有剩余,该RPC接口应由数据库服务器提供,不必完全严格检查.
            if (!RPC.checkReminds()) {
                reminds = false;
            }
        }
        return reminds;
    }
 
    /**
     * 每一个HTTP请求都要经过该预处理.
     */
    public static void preProcess(HttpRequest request) {
        if (checkReminds()) {
            // 一个并发的队列
            RequestQueue.queue.add(request);
        } else {
            // 如果已经没有商品了,则直接驳回请求即可.
            forbidden();
        }
    }
}

并发队列的选择

Java的并发包提供了三个常用的并发队列实现,分别是:ConcurrentLinkedQueue 、 LinkedBlockingQueue 和 ArrayBlockingQueue。

ArrayBlockingQueue是初始容量固定的阻塞队列,我们可以用来作为数据库模块成功竞拍的队列,比如有10个商品,那么我们就设定一个10大小的数组队列。

ConcurrentLinkedQueue使用的是CAS原语无锁队列实现,是一个异步队列,入队的速度很快,出队进行了加锁,性能稍慢。

LinkedBlockingQueue也是阻塞的队列,入队和出队都用了加锁,当队空的时候线程会暂时阻塞。

由于我们的系统入队需求要远大于出队需求,一般不会出现队空的情况,所以我们可以选择ConcurrentLinkedQueue来作为我们的请求队列实现:

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package seckill;
 
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;
 
import org.apache.http.HttpRequest;
 
public class RequestQueue {
    public static ConcurrentLinkedQueue<HttpRequest> queue =
            new ConcurrentLinkedQueue<HttpRequest>();
}

用户请求模块

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package seckill;
 
import org.apache.http.HttpRequest;
 
public class Processor {
    /**
     * 发送秒杀事务到数据库队列.
     */
    public static void kill(BidInfo info) {
        DB.bids.add(info);
    }
 
    public static void process() {
        BidInfo info = new BidInfo(RequestQueue.queue.poll());
        if (info != null) {
            kill(info);
        }
    }
}
 
class BidInfo {
    BidInfo(HttpRequest request) {
        // Do something.
    }
}

数据库模块:

数据库主要是使用一个ArrayBlockingQueue来暂存有可能成功的用户请求。

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package seckill;
 
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
 
/**
 * DB应该是数据库的唯一接口.
 */
public class DB {
    public static int count = 10;
    public static ArrayBlockingQueue<BidInfo> bids = new ArrayBlockingQueue<BidInfo>(10);
 
    public static boolean checkReminds() {
        // TODO
        return true;
    }
 
    // 单线程操作
    public static void bid() {
        BidInfo info = bids.poll();
        while (count-- > 0) {
            // insert into table Bids values(item_id, user_id, bid_date, other)
            // select count(id) from Bids where item_id = ?
            // 如果数据库商品数量大约总数,则标志秒杀已完成,设置标志位reminds = false.
            info = bids.poll();
        }
    }
}

三、结语

看起来大体这样应该就可以了,当然还有细节可以优化,比如数据库请求可以都做成异步的等等。

本文固定链接: http://www.chepoo.com/seckill-system-design-and-implementation.html | IT技术精华网

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