一个极简、高效的秒杀系统-战略设计篇

一、前言

2018年，楼主所在业务线开始发力探索线上O2O业务，但楼主所在公司并非纯电商公司，电商体系标配的商品中心、库存中心、活动系统都处于萌芽阶段不成气候。10月中旬，业务决定搞一波双十一大促提升品牌知名度。整个大促最核心功能点就是造一个秒杀系统，为整个活动会场积蓄流量。作为该业务线营销工作负责人，这个秒杀系统设计任务自然就落到楼主身上。时间紧任务重，从需求提出到上线，2周时间紧锣密鼓开发，多次代码写到凌晨两点。值得欣慰的是，最终这个系统完美支撑了大促，帮助业务拿到显著超出预期的结果。时光飞逝，一晃一年多过去了，楼主19年初也转战另一条新业务线负责导购交易，这篇文章就当是对这个念念不忘的秒杀系统一个总结，祭奠那段写代码不知疲倦激情满满的岁月。

友情提示：网上搜秒杀系统架构，大多一上来就开始讲CDN静态资源缓存、Nginx请求拦截、缓存设计、消息队列削峰、请求限流等一系列技术点。看似面面俱到考虑周全，但楼主真忍不住想问，以当前业务体量，真有必要搞那么多招式吗？以上技术点本文通通不涉及！阅读本文不需要高深的知识，楼主就想从纯后端角度，带领大家看一看如何快速落地一个秒杀系统。

这一篇题目标注「战略篇」，事实上来源就是楼主做秒杀需求的技术方案。内容过于真实，楼主摘取最核心的内容贴出来。从一个亲历者角度来复盘一个秒杀系统是如何设计并落地的。

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二、业务需求

2.1 产品需求

此处应该贴产品需求文档；我简单概述下：双十一业务要上线活动大促，需要通过秒杀这种玩法来为整个会场蓄水流量。秒杀活动的玩法是：指定几个商品，商品库存有限，同时每个商品还限制单个用户累计只能买N件。

2.2 业务流程

2.2.1 秒杀活动整体业务流程

通过对需求分析，我们提炼出秒杀活动的三大子流程，即：(运营)创建秒杀活动、(运营/买家)查看秒杀活动、(买家)参与秒杀活动；有了这个整体把握，我们再针对每一个子流程，分析该场景下需要编排哪些产品功能。

2.2.2 创建秒杀活动

创建秒杀活动：做的事情很简单，需要配置好活动场次，每个场次又需配置参与活动的秒杀商品；这个功能点，主要是面向运营，为了方便运营完成活动配置编辑，附带着还需提供活动查询能力：如查看活动列表、活动详情、发布/禁用活动等mis接口。

2.2.3 查看秒杀活动

查看秒杀活动：主要功能为支持秒杀会场的活动列表、秒杀商品列表、秒杀商品详情等活动页面；这些都是直接面向C端用户的系列读接口，承载流量会很高。

2.2.4 参与秒杀活动

查看秒杀活动：这一块核心述求是要能正确高效完成库存扣减，严格保证不能出现超卖！从功能点上来看，C端买家下单实现秒杀商品库存扣减，如果买家在规定时间未完成支付或拍下后取消订单，需及时释放用户下单锁定的库存，也就是要回库存。

2.2.5 小节

这一章首先通过需求分析提炼，建立需求整体大局观(创建秒杀活动、查看秒杀活动、参与秒杀活动)。然后通过拆解需求三大业务子流程，明确各子流程功能点，进一步分而治之。明确业务流程和场景，有了清晰的产品功能认识，我们就可以开展下一步概要设计了。

三、概要设计

3.1 E-R 关系图

E-R关系图，用于指导如何建立领域模型。从E-R图上我们能看出，几个比较重要的领域模型：如活动、活动商品，系统真正编码落地的时候，就紧紧围绕这些领域模型去建模，做到代码和领域模型的表达是一致的。

3.2 产品边界

概要设计的目的是为了明确产品功能和系统边界，通过领域驱动的界限上下文图，能清晰地看出完成当前需求需要参与协作的团队，以及团队与团队之间任务划分边界。活动上下文是我们关注的重点，同时也应该看到，我们需要商品团队、交易团队的协作。

3.3 接口定义

通过概要设计划清了系统边界，每部分每个团队应该做什么就容易确定了，Api定义呼之欲出。

3.3.1 配置活动

• 定义
  • 设置活动、活动商品、活动库存、开始结束时间等配置
  • 系统需为每场活动分配全局唯一活动id: 若提交的数据带有活动id，则表示更新
• 接口变更: 新增接口
• Api: POST http://${domain}/api/v1/activity/save
• 输入

{
  "activityName": "双十一秒杀第一场",
  "startTime": 1540174800000, // 活动开始时间
  "endTime": 1541988000000, // 活动结束时间
  "itemLine": [
    {
      "itemId": 123, // 活动商品id
      "itemType": 7, // 活动商品类型
      "itemTitle": "这是商品标题",
      "subTitle": "这是商品副标题",
      "itemImage": "这是图片链接",
      "salePrice": 66800, // 商品原价(单位:分)
      "activityPrice": 100, // 活动价
      "quota": 3, // 单个用户商品抢购件数限制
      "stock": 100 // 商品活动库存
    }
  ],
  "activityRuleConfigs": [ // 活动规则列表
    {
      "configKey": "city", // 城市规则：在规则列表的城市可看到活动
      "configValue": "17,5,10,2,3,4,11"
    }
  ]
}

• 输出

{
  "traceId": "2910c88d0d4f45d5fe299f0c5829d72c",
  "code": "SERVICE_RUN_SUCCESS",
  "msg": "服务运行成功",
  "status": 10000,
  "success": true
}

3.3.2 活动列表

• 定义
  • 返回已创建的全部活动简要信息(不包含活动商品及销量)
• 接口变更: 新增接口
• Api: POST http://${domain}/api/v1/activity/list
• 输入: 无
• 输出

{
  "traceId": "2910c88a0d4f45d5be290f0c5829d72c",
  "success": true,
  "status": 10000,
  "msg": "OK",
  "code": "SUCCESS",
  "data": [
    {
      "activityId": 1,
      "activityName": "双十一秒杀第一场",
      "startTime": 1541901600000,
      "endTime": 1741951999000,
      "enabled" true
    }
  ]
}

3.3.3 活动详情

• 定义

  • 返回指定活动详细信息(包含活动商品及其销量)

• 接口变更: 新增接口

• Api: GET http://${domain}/api/v1/activity/detail

• 输入: activityId=1

• 输出

{
  "traceId": "889924ef8e6241a7a766107f38c5e0c0",
  "success": true,
  "status": 10000,
  "msg": "OK",
  "code": "SUCCESS",
  "data": {
    "activityId": 1,
    "activityName": "双十一秒杀第一场",
    "startTime": 1541901600000,
    "endTime": 1741951999000,
    "enabled" true
    "items": [
      {
        "itemId": 53725,
        "itemType": 1,
        "itemTitle": "x商品",
        "subTitle": "x商品副标题",
        "itemImage": "http://img.xxxx.com/static/do1_QtSq1m2xM7VL6zEI4sUH",
        "itemPrice": 19800,
        "activityPrice": 4800,
        "quota": 3,
        "stock": 50,
        "sold": 0
      },
      {
        "itemId": 53724,
        "itemType": 1,
        "itemTitle": "y商品",
        "subTitle": "y商品副标题",
        "itemImage": "http://img.xxxx.com/static/MrcNjUeeoOG24zZH7nR.png",
        "itemPrice": 42800,
        "activityPrice": 17000,
        "quota": 3,
        "stock": 50,
        "sold": 0
      }
    ]
  }
}

3.3.4 活动商品详情

• 定义
  • 返回活动商品详细信息(包含活动商品销量、活动信息)
• 接口变更: 新增接口
• Api: GET http://${domain}/api/v1/activity/itemDetail
• 输入: activityId=1&itemId=53725
• 输出

{
  "traceId": "a77edf653da644959d331b7b55607958",
  "success": true,
  "status": 10000,
  "msg": "OK",
  "code": "SUCCESS",
  "data": {
    "itemId": 53724,
    "itemType": 1,
    "itemTitle": "x商品",
    "subTitle": "商品副标题",
    "itemImage": "http://img.xxxx.com/static/do1_QtSq1m2xM7VL6zEI4sUH",
    "itemPrice": 42800,
    "activityPrice": 17000,
    "quota": 3,
    "stock": 50,
    "sold": 0,
    "activity": {
      "activityId": 1,
      "activityName": "双十一秒杀第一场",
      "startTime": 1541901600000,
      "endTime": 1741951999000,
      "enabled" true
    }
  }
}

3.2.5 扣库存

• 定义
  • 扣活动库存、扣用户参与抢购资格(注: 不局限Http接口，可采用Dubbo调用；此处仅方便演示)
• 接口变更: 新增接口
• Api: POST http://${domain}/api/v1/stock/reduce
• 输入

{
  "activityId": 1,
  "buyerId": "buyer_001",
  "itemId": 53724,
  "orderId": "20191111123456789",
  "orderTime": 1541901700000,
  "quantity": 1
}

• 输出

{
  "traceId": "f689852f113e413d9940ce24020e7083",
  "success": true,
  "status": 10000,
  "msg": "OK",
  "code": "SUCCESS",
  "data": true
}

3.3.6 回库存

• 定义
  • 回商品活动库存、回用户参与资格；可看做是扣库存的逆向操作；(注: 笔者在真正实现时，未采用Http接口，而是通过监听订单MQ来异步回库存)
• 接口变更: 新增接口
• Api: POST http://${domain}/api/v1/stock/cancelReduce
• 输入

{
  "activityId": 1,
  "orderId": "20191111123456789"
}

• 输出

{
  "traceId": "5342243fd424468ab9ad13d03ffcdc62",
  "success": true,
  "status": 10000,
  "msg": "OK",
  "code": "SUCCESS"
}

四、详细设计

4.1 系统流程

• a.创建秒杀活动

• b.查看秒杀活动
  

• c.参与秒杀活动
  

4.2 数据模型

纵观整个需求的核心，就是如何做好库存扣减。在系统落地上，楼主采用了业界较为广泛的Redis + Lua 脚本方式来实现库存扣减控制。

4.2.1 活动配置表结构

说明：

• activity_catalog 这个Hash结构，用来配置活动信息(活动id、名称、开始/结束时间、活动准入规则等)；全部活动共用这一个结构
• activity_items:$活动id 这个Hash结构，用来配置指定活动的商品信息(活动库存、限购量、活动价等)；每一个活动都有一个这样的结构

4.2.2 库存扣减核心表结构

说明：

• buyer_hold:$活动id:$商品id 这个Hash结构，用来记录买家在某个活动拍下活动商品的数量
• item_salse:$活动id 这个Hash结构，用来记录活动商品销量
• stock_reduce_flow$活动id 这个Hash结构，称为库存扣减流水表。用来记录「哪个活动(activityId)哪个买家(buyerId)在何时(orderTime)下了哪个订单(orderId)拍下哪个商品(itemId)多少件(quantity)」这一库存扣减流水

为什么是这三个结构？

• 1、buyer_hold:$活动id:$商品id，可以知道用户已拍下多少件，就能做到控制用户累计只能买N件；
• 2、通过 item_salse:$活动id 能知道商品已售出多少件，再结合商品的库存限制，就有办法去控制库存避免超卖；同时也能给C端透出商品秒杀进度。
• 3、通过库存扣减流水stock_reduce_flow$活动id，在做回库存的时候，就能依据这一流水，知道去回哪个商品的库存、以及回哪个买家的已拍下数量。

放张图，直观感受下上面罗列的五种数据结构；眼精的同学肯定会发现，其中有四个Hash结构的key都带上了{seckill_$活动id}的前缀。为何要这样特殊处理？其实楼主也在<<这就是你要找的分布式锁>> 这篇中有所提及，原因在于redis集群环境下Lua脚本操作的key，必需限制这些key落在同一个slot中，否则运行会报错Lua script attempted to access a non local key in a cluster node . channel；对此，redis就提供了HashTag的方案，HashTag是用{和}包裹的一个子串，相同HashTag子串，会落到同一个slot中。

4.2.3 库存扣减Lua脚本伪代码演示

• 扣库存: 扣用户抢购资格、扣商品库存、记录库存扣减流水

hincrby buyer_hold:$活动id:$商品id  $买家id  $抢购数量
hincrby item_sales:$活动id  $商品id   $抢购数量
hset stock_reduce_flow:$活动id  $订单id  $json化库存扣减流水

• 回库存: 回用户抢购资格、回商品库存、删除库存扣减流水

hincrby buyer_hold:$活动id:$商品id $买家id -1*$抢购数量
hincrby item_sales:$活动id  $商品id -1*$抢购数量
hdel stock_reduce_flow:$活动id $订单id

五、总结

至此，我们就就从业务流程、产品流程、系统流程，由整体到局部，完成了整个秒杀系统的需求分析和接口定义；Talk is cheap, Show me your code，在下一篇《一个极简、高效的秒杀系统-实战篇(内附源码)》楼主会再结合源码，一步步揭开整个秒杀系统的面纱；最后的最后，写作不易，人过留名燕过留声，如果有收获，点个赞呗~