需求分析

“秒杀”这个词在电商行业中出现的频率较高，如京东或者淘宝平台的各种“秒杀”活动，最典型的就是“双11抢购”。

“秒杀”是指在有限的时间内对有限的商品数量进行抢购的一种行为，这是商家以“低价量少”的商品来获取用户的一种营销手段。

01. 功能性需求

其实，整个秒杀的业务场景并不复杂，可即查看参与秒杀的商品信息，加上购买和支付的动作，如下图所示。

 

秒杀业务最大的挑战在于3点：

• 瞬时：持续时间极短，对于热门且具备极强竞争力的商品通常只有一秒。

• 流量巨大：因为价格低廉，商品性价比高，而且正常买是需要很高的价格，所以才会吸引大量的用户来争抢。

• 数量有限：因为商品的低价且性价比高，所以只有很有限的商品数量参与秒杀。

同时，在保证高并发流量承接的前提下，为了增强用户的体验和活动规则的公平性，以及防止遭到恶意破坏等，特此增加如下需求：

（1）用户在秒杀页面无需一直刷新“抢购”按钮，待秒杀活动开始时，按钮自动点亮。

（2）在公平以及防止恶意破坏的原则下，在下单之前增加验证码的录入，或者答题的相关环节。

（3）库存不能出现问题，即不多扣也不少扣。

（4）整个秒杀活动过程持续10分钟。

02. 性能指标预估

通过秒杀的需求描述可得出，当前秒杀活动主要需要预估三块的性能指标：存储容量、并发量、网络带宽。

1）存储容量

由于是秒杀活动，且参与的商品基本都是低价高性价比的，数量是非常有限的。所以，在订单存储上基本不用去过多考虑。

2）并发量

针对5000万用户平均每人访问2次，则并发量为每秒16.7万左右（5000w*2/10*60）,在预留一部分，可以预估到每秒25万左右（也可以进行double下）。

3）网络带宽

在带宽方面，需要进行相关优化，采取数据传输越少越好，假设单条传输在0.5KB，则根据并发量预估网络带宽为：977Mb左右（25w*0.5KB=122MB*8bit=977Mb）。

03. 非功能性需求

做任何系统都要考虑非功能性需求，特别是公司的核心系统，当前秒杀业务系统非功能性需求主要体现在如下几点：

• 高可用，在秒杀活动的整个持续期间内，都能对用户提供服务。

• 高性能，让每个用户都能感受到极快的秒杀响应，不能出现大批量用户延迟较高的现象。

• 可扩展，当流量比预期更高时，有平滑扩展的策略（也有部分产品设计成友好的拒绝策略）。

概要设计

通过对秒杀业务的本身认知以及上面提到的秒杀业务需求，本次秒杀系统需要着重设计如下几点：

（1）动静分离：如何保证用户在不刷新页面的情况下，依然能进行秒杀相关数据的获取且不会耽误秒杀活动的开始。

（2）流量分层，针对巨大流量，如何进行有效的防控，以免造成后台服务的不堪重负，以及如何避免前端页面的卡死。

（3）高可用：如何确保后台持续提供服务。

（4）扣减库存：如何有效扣减库存。

 

01. 动静分离

动静分离是指，将静态页面与动态页面（或者静态数据与动态数据）解耦分离，用不同系统承载对应流量。这样可以提升整个服务访问性能和可维护性。

商品秒杀页面的静态数据以及动态数据，均是不同的地方提供，如下图所示。

 

静态数据是指，页面中几乎不怎么变化的数据（即不依据用户的Cookie、基本信息、地域，及时间等各种属性来生成的数据），例如：

• CSS和JavaScript中的静态文件。

• 活动页中的HTML静态文件。

• 图片等相关资源文件。

• 其他与用户信息无关的静态数据。

对于这种分离出来的静态数据可以进行缓存。在缓存之后，这些静态数据的访问效率就提高了，系统也更快了。可以使用代理服务器进行静态数据的缓存。

动态数据是指，依据当前用户属性动态生成的数据，在浏览淘宝首页时，每个用户所看到的商品都是不一样的，这就是淘宝的“千人千面”——针对不同用户做不同的推荐；在百度搜索中是依据不同用户的输入条件，以及用户的习惯给出不同的结果页。这其中的数据就是动态数据。

 

02. 流量分层

在“秒杀”业务中，商品价格具有强大的吸引力，所以会受到很多用户的关注，但是商品数量是有限的。所以，在千万的用户中可能只有100人能得到商品，对于系统来说，有90%以上的流量属于无效流量。

“秒杀”业务希望有大量的用户来关注“秒杀”活动，但是在用户真正下单时又不能将这些流量全部放过，所以，需要设计一套高效的流量管控方案，来有效地控制请求流量，过滤掉没必要的流量。

对于瞬时流量洪峰可以采用倒三角的分层级逐层控制方式，共分为CDN、反向代理（Nginx）、后端服务及DB这四个层级。接下来，就来看看每一层级是怎么控制流量的，如下图所示。

 

03. 高可用

要想在整个“秒杀”活动持续期间内，依然能对用户提供良好的体验，则秒杀系统架构在设计时不能设计成单节点的架构。

单节点是所有系统设计中的大忌，因为单节点系统意味着系统的不稳定性较高，可能会出现不可用的情况，会给企业带来直接的损失。在系统设计（特别是“秒杀”这类对高并发要求极高的系统）时，必须保证系统的高可用，如下图所示。

 

04. 扣减库存

对于“秒杀”活动，通常，公司是不允许商品超卖（即下单成功的数量不能大于商品存存数量）的。一旦超卖，则会给公司造成损失。如果被恶意流量利用，则损失是巨大的。

库存对于电商平台来说是一个重要的业务指标，所以在技术上需要合理设计扣减库存，不能出现“超卖”现象。通常，扣减库存常有以下3种方式：

下单扣库存：在用户下单后就扣减库存。

支付扣库存：用户付完款后再扣减库存。

预扣库存：在用户下完订单后，系统会为其锁定库存一段时间，在超过锁定时间后会自动释放锁定的库存。