Java高并发秒杀系统(二)

本文主要对秒杀系统在大并发的场景下性能瓶颈的做一个分析，以及秒杀系统的优化实现。秒杀系统的业务分析和系统实现，可以参考上一篇文章 Java高并发秒杀系统(一)

1.秒杀系优化分析

下图列出秒杀的系统流程，其中红色部分是可能发生高并发的地方，绿色则表示没有影响。

1.1 详情页面

1. 详情页面放在CDN
   秒杀还未开始，大量的用户不断的点击刷新页面。我们将详情页静态化放到CDN，这样访问detail页面就不会落到我们的业务系统，可以减轻系统的压力。
   

2. CDN是什么？
   CDN是Content Delivery Network(内容分发网络)的缩写，是可以加快用户获取数据的系统。一般将一些不经常变化的资源放到CDN，比如：静态资源(图片、HTML、CSS、JavaScript)、视频文件等，用户访问到CDN上的资源后就不用请求应用系统，不但减轻了系统的压力还可以提升用户的访问速度。
   

1.2系统时间

1. 为什么单独提供获取系统时间接口？

   系统部署的时候会将秒杀详情页面放到CDN，用户访问页面的时候不用访问我们的系统，所以也就拿不到系统时间，因此提供一个获取服务器系统时间的接口。
   

2. 获取系统时间接口不需要优化

   获取系统时间接口不需要优化，是因为这个接口操作是通过访问内存实现的，访问一次内存大约花费10ns。内存操作速度很快，接口只有一个 new Date() ，基本上可以不用考虑GC，1s可以执行10亿次操作。
   

1.3地址暴露接口

1. 能否放到CDN缓存？

   秒杀地址接口无法使用CDN服务，因为CDN适用于请求资源不会变化的。而秒杀地址接口返回的数据会发生变化的，因此不适合放在CDN缓存。
   

2. 秒杀地址接口优化思路

   可以考虑将秒杀暴露接口返回的结果放到redis中，设置过期时间保证数据的一致性，或者可以在数据发生变化时通知redis将相应的数据进行更新。
   

   

1.4执行秒杀操作

1. 秒杀其他方案分析

   1）通过原子计数器记录商品的库存，一般采用redis或者其他NoSQL来保证库存数的原子性。
   
   2）记录成功后，将购买记录的行为消息发送到分布式消息队列中。
   
   3）后端系统从消息队列中消息消息，将相应数据修改落地到MySQL
   
   4）优点：方便扩展、伸缩性好，能够抗住非常高的并发。
   

   大型的互联网公司基本都采取这种方案。
   

   使用这套方案的成本非常高，不管是运维成本还是开发成本，需要技术人员对这些技术有比较深入的了解。 
   

   

2. 如何判断秒杀操作成功？
   

3. 秒杀操作瓶颈分析

   秒杀对应数据库中就是减库存操作和插入购买记录这两步操作，数据库使用行级锁来保证操作的原子性，这也就导致秒杀变成了串行操作。
   

   

   由于应用系统和MySQL数据库经常不是部署在同一台机器上，所以数据库操作的都要经过网络传输,这就产生了网络延迟问题，通过还伴随着GC操作。
   

   

   1）网络延迟分析
   下面分别对同城机房和异地机房进行分析：
   

   

   2）减少锁的持有时间
   

4. 秒杀优化方案
   1）简单的优化：将insert语句和update语句调换位置，先执行insert语句，可以去除一些重复秒杀减掉一半的网络延迟和GC，目的是降低MySQL的行rowLock时间。
   

   2）深度优化：将事务操作放到MySQL端执行(存储过程)，减少网络延迟和GC的成本，实现方案有两种
   

2.秒杀系统优化实现

2.1 秒杀地址接口优化

• service层增加redis缓存
  因为秒杀商品对象在秒杀活动期间一般不会发生变化的，所以可以在这里做一层缓存。先从缓存中获取秒杀商品对象，如果没有，则访问数据库拿到商品对象之后再放入redis中。如果有，则直接将秒杀地址返回。

public Exposer exportSeckillUrl(long seckillId) {
        //优化点1：缓存优化：超时的基础上维护一致性
        //1.访问redis
        SecKill secKill = redisDao.getSeckill(seckillId);
        if(secKill == null){
            //2.访问数据库
            secKill = secKillDao.queryById(seckillId);
            if(secKill == null){
                return new Exposer(false,seckillId);
            }else{
                //3.放入redis
                redisDao.putSeckill(secKill);
            }
        }

        Date startTime = secKill.getStartTime();
        Date endTime = secKill.getEndTime();
        //系统当前时间
        Date noewTime = new Date();
        if(noewTime.getTime() < startTime.getTime() || noewTime.getTime() > endTime.getTime()){
            return new Exposer(false,seckillId,noewTime.getTime(),startTime.getTime(),endTime.getTime());
        }

        //转化特定字符串的过程，不可逆
        String md5 = getMD5(seckillId);
        return new Exposer(true,md5,seckillId);
    }

• 将数据库操作放到MySQL端执行(存储过程)
  创建存储过程，service层通过调用存储过程获取秒杀结果。存储过程定义如下,通过判断返回结果result值来判断，秒杀结果。

-- 秒杀执行存储过程
DELIMITER $$ -- console ; 转换为 $$

-- 定义存储过程
-- 参数：IN 输入参数； OUT 输出参数
-- row_count(): 返回上一条sql(delete,insert,update)的影响行数
-- row_count：0：未修改数据； >0: 表示修改的行数； <0: sql错误/未执行修改sql
CREATE PROCEDURE `seckill`.`execute_seckill` (IN v_seckill_id BIGINT, IN v_phone BIGINT, IN v_kill_time TIMESTAMP,OUT r_result INT) BEGIN DECLARE insert_count INT DEFAULT 0;
    START TRANSACTION ;
    INSERT IGNORE INTO success_killed(seckill_id, user_phone, state, create_time)
      VALUES (v_seckill_id,v_phone,0,v_kill_time);

    SELECT row_count() INTO insert_count;
    IF (insert_count = 0 ) THEN
      ROLLBACK ;
      SET r_result = -1;
    ELSEIF (insert_count < 0) THEN
      ROLLBACK ;
      SET r_result = -2;
    ELSE
      UPDATE seckill SET number = number - 1
      WHERE seckill_id = v_seckill_id AND end_time > v_kill_time AND start_time < v_kill_time AND number > 0 ;

      SELECT row_count() INTO insert_count;
      IF (insert_count = 0) THEN
        ROLLBACK ;
        SET r_result = 0;
      ELSEIF (insert_count < 0) THEN
        ROLLBACK ;
        SET r_result = -2;
      ELSE
        COMMIT ;
        SET r_result = 1;
      END IF;
     END IF ;
  END;
$$
-- 存储过程定义结束

DELIMITER ;
--
SET @r_result = -3;
-- 执行存储过程
CALL execute_seckill(1003,18270919398,now(),@r_result);
-- 获取结果
SELECT @r_result;

-- 存储过程
-- 1.存储过程优化：事务行级锁持有时间
-- 2.不要过度依赖存储过程
-- 3.简单的逻辑可以应用存储过程
-- 4.QPS：一个秒杀单 6000/QPS

-- 查看存储过程定义：show create procedure execute_seckill\G

3.秒杀系统的部署

3.1 系统用到的服务

1. CDN：内容分发网络，加速用户获取数据，降低服务器请求量
2. WebServer：Nginx做http服务器以及Jetty服务器的反向代理
3. redis:缓存热点数据
4. MySQL：通过事务保证秒杀的一致性和完整性 

3.2请求处理的流程：

1. 逻辑集群是我们开发的部分

4.秒杀系统优化总结

• 优化点

  1.静态页面使用CDN缓存，实现动静态数据分离。
  2.后端不经常变化的数据放入redis中进行缓存
  3.将事务操作移到MySQL端：MySQL本地执行主键SQL可以达到4w QPS ，Java执行也很快，瓶颈主要存在于网络延迟以及GC的停顿操作。这里可以用存储过程，解决网络延迟以及GC停顿操作带来的问题。
  

  

• 并发优化
  

5.资源地址

• 慕课网视频地址
  慕课网-Java高并发秒杀API之高并发优化

• github
  秒杀系统代码