高并发下防止库存超卖解决方案
一、概述
目前网上关于防止库存超卖，我没找到可以支持一次购买多件的，都是基于一次只能购买一件做的秒杀方案，但是实际场景中，一般秒杀活动都是支持１～５件的，因此为了补缺，写了此文，方便自己之后使用。
二、建表
1、商品表
CREATE TABLE `product_test` (
`product_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '商品ID',
`stock` int(11) unsigned DEFAULT NULL COMMENT '商品库存',
PRIMARY KEY (`product_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='商品表';
2、订单记录表
CREATE TABLE `order_test` (
`order_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '订单ID',
`product_id` int(10) unsigned NOT NULL COMMENT '商品ID',
`sale` int(11) DEFAULT '0' COMMENT '下单数量',
PRIMARY KEY (`order_id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='订单日志表';
3、向商品表内插入一条记录
INSERT INTO product_test (`stock`) VALUES (1300);
三、不同方案下测试报告
方案一：只将MySQL 库存字段设置了无符号
该方案存在超卖情况。
测试总请求数20000，并发数8000的情况下，反应较慢。
该方案在高并发下不可行，不是高并发情况下也有风险。
方案二：使用MySQL排它锁（for update）
该方案无超卖情况，但是响应时间过长。
我使用20000请求，8000并发的测试情况下，时间均在11s ~ 13s 之间
响应速度感人，不推荐高并发下采用该方案。
方案三：使用Redis队列【推荐方案】
该方案无超卖情况，相应速度较MySQL排它锁方案响应速度提高很多
使用20000总请求，8000并发，每个请求平均响应时间5.38秒
使用30000总请求，1000并发，每个请求平均响应时间3.77秒
使用10000总请求，1000并发，每个请求平均响应时间1.23秒
使用5000总请求，1000并发，每个请求平均响应时间0.61秒
需要注意，采用该方案，Redis中的商品库存数据一定要提前生成，而不是等查询时生成，应该增加商品数据时，就实时添加库存数据到Redis中，之后所有操作都从Redis操作（包括增删改查），之后持久化同步到数据库，可以采用异步消息队列方式。
如果是旧系统，则应该写个脚本，先把数据库上只读锁，然后将商品库存预热到Redis中，再解开MySQL的只读锁，之后所有库存操作都在Redis中进行
方案四：使用Redis事务监听【待补充】
四、代码部分
方案一、只将库存字段设置为无符号
getProductStock($productId);
if ($num > $stock) {
return $this->response(0, '超出库存，无法下单');
}
// 执行扣减库存操作
$res = $this->changeStock($productId, $num);
// 记录日志
$this->recordOrderLog($productId, $num);
return $res;
}
/**
* 修改商品库存
*
* @param int $productId
* @param int $num
* @param int $action
* @return string
*/
private function changeStock(int $productId, int $num, int $action = self::REDUCE_STOCK)
{
$operateAction = $action == self::REDUCE_STOCK ? '-' : '+';
try {
$sql = 'update product_test set stock = stock '.$operateAction.' '.$num. " where product_id = $productId";
$this->getMySQL()->query($sql);
} catch (\Exception $e) {
return $this->response(0, $e->getMessage());
}
return $this->response(1, 'success');
}
/**
* 记录销售日志
*
* @param int $productId
* @param int $num
*/
private function recordOrderLog(int $productId, int $num)
{
$sql = "insert into order_test (product_id,sale) values ($productId,$num)";
$this->getMySQL()->query($sql);
}
/**
* 获取MySQL连接
*
* @return PDO
*/
private function getMySQL()
{
if (false == $this->pdo) {
$dsn = 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=test';
$this->pdo = new \PDO($dsn, 'root', '123456');
}
return $this->pdo;
}
/**
* 获取商品库存数
*
* @param $productId
* @return mixed
*/
private function getProductStock($productId)
{
// 查询库存
$sql = "select stock from product_test where product_id = $productId limit 1";
$stock = $this->getMySQL()->query($sql)->fetch(2);
return $stock['stock'];
}
/**
* 统一响应
*
* @param int $statusCode
* @param string $msg
* @param array $data
* @return string
*/
private function response(int $statusCode, string $msg, array $data = [])
{
$data = [
'status' => $statusCode,
'msg' => $msg,
'data' => $data
];
return json_encode($data);
}
}
// 生成随机的商品下单数，使用ab压测工具测试并发下是否超卖 ab -n 20000 -c 8000 http://test.cn/
$num = rand(1, 300);
$object = new OperateStock();
print_r($object->placeOrder(1, $num));
2、使用 MySQL 排它锁（FOR UPDATE ）方案
在事务中执行，并且在首次查商品剩余库存时，就将排它锁加上，注意，是查询时就加上，而不是操作时再加
getMySQL()->beginTransaction();
$stock = $this->getProductStock($productId);
if ($num > $stock) {
return $this->response(0, '超出库存，无法下单');
}
// 执行扣减库存操作
$res = $this->changeStock($productId, $num);
// 记录日志
$this->recordOrderLog($productId, $num);
$this->getMySQL()->commit();
} catch (\Exception $e) {
$this->getMySQL()->rollBack();
$this->response(0, $e->getMessage());
}
return $res;
}
private function changeStock(int $productId, int $num, int $action = self::REDUCE_STOCK)
{
$operateAction = $action == self::REDUCE_STOCK ? '-' : '+';
try {
$sql = 'update product_test set stock = stock '.$operateAction.' '.$num. " where product_id = $productId";
$this->getMySQL()->query($sql);
} catch (\Exception $e) {
return $this->response(0, $e->getMessage());
}
return $this->response(1, 'success');
}
/**
* 记录销售日志
*
* @param int $productId
* @param int $num
*/
private function recordOrderLog(int $productId, int $num)
{
$sql = "insert into order_test (product_id,sale) values ($productId,$num)";
$this->getMySQL()->query($sql);
}
/**
* 获取MySQL连接
*
* @return PDO
*/
private function getMySQL()
{
if (false == $this->pdo) {
$dsn = 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=test';
$this->pdo = new \PDO($dsn, 'root', '123456');
}
return $this->pdo;
}
/**
* 获取商品库存数
*
* @param $productId
* @return mixed
*/
private function getProductStock($productId)
{
// 查询库存
$sql = "select stock from product_test where product_id = $productId limit 1 for update";
$stock = $this->getMySQL()->query($sql)->fetch(2);
return $stock['stock'];
}
/**
* 统一响应
*
* @param int $statusCode
* @param string $msg
* @param array $data
* @return string
*/
private function response(int $statusCode, string $msg, array $data = [])
{
$data = [
'status' => $statusCode,
'msg' => $msg,
'data' => $data
];
return json_encode($data);
}
/**
* 获取日志表中销量总量
*
* @author cyf
*/
public function getSaleSum(int $productId)
{
$sql = 'select sum(sale) from order_test where product_id = '.$productId;
$data = $this->getMySQL()->query($sql)->fetch(2);
return $this->response(1, 'success', [$data]);
}
}
// 生成随机的商品下单数，使用ab压测工具测试并发下是否超卖 ab -n 10000 -c 5000 http://test.cn/
$num = rand(1, 300);
$object = new OperateStock();
print_r($object->placeOrder(1, $num));
//print_r($object->getSaleSum(1));
3、使用 Redis 队列方案【推荐】
reduceStock($productId, $num);
// 推送消息队列，对数据库中库存数据进行异步扣减
// 记录订单销售日志
$this->recordOrderLog($productId, $num);
return $this->response(1, '下单成功');
} catch (\Exception $e) {
return $this->response(0, $e->getMessage());
}
}
/**
* 扣减库存
*
* @param int $productId
* @param int $num
* @return bool
* @throws Exception
*/
private function reduceStock(int $productId, int $num)
{
$redis = $this->getRedis();
$key = $this->stockKeyPre.$productId;
$valueArray = [];
try {
for ($i = 0; $i < $num; $i++) {
$res = $redis->rPop($key);
if (false == $res) {
throw new \Exception('库存不够啦');
}
$valueArray[] = $res;
}
return true;
} catch (\Exception $e) {
// 手动对已经下单的数据进行回滚，并抛出异常给上游调用方
foreach ($valueArray as $v) {
$redis->lPush($key, $v);
}
throw new \Exception('库存不够啦');
}
}
/**
* 增删改商品时，重置Redis内的该商品的库存【测试方法】
*
* @author cyf
*/
public function resetStockToRedis(int $productId, int $num)
{
$redis = $this->getRedis();
$key = $this->stockKeyPre.$productId;
for($i = 1; $i <= $num; $i++) {
$redis->lpush($key, $i);
}
return $this->response(1, 'success');
}
/**
* 记录销售日志
*
* @param int $productId
* @param int $num
*/
private function recordOrderLog(int $productId, int $num)
{
$sql = "insert into order_test (product_id,sale) values ($productId,$num)";
$this->getMySQL()->query($sql);
}
/**
* 获取MySQL连接
*
* @return PDO
*/
private function getMySQL()
{
if (false == $this->pdo) {
$dsn = 'mysql:host=127.0.0.1;dbname=test';
$this->pdo = new \PDO($dsn, 'root', '123456');
}
return $this->pdo;
}
/**
* 获取Redis连接
*
* @return null|Redis
*/
private function getRedis()
{
if (false == $this->redis) {
$redis = new Redis();
$redis->connect('127.0.0.1', 6379);
$redis->auth('haveyb');
$this->redis = $redis;
}
return $this->redis;
}
/**
* 统一响应
*
* @param int $statusCode
* @param string $msg
* @param array $data
* @return string
*/
private function response(int $statusCode, string $msg, array $data = [])
{
$data = [
'status' => $statusCode,
'msg' => $msg,
'data' => $data
];
return json_encode($data);
}
/**
* 获取日志表中销量总量
*
* @param int $productId
* @return string
*/
public function getSaleSum(int $productId)
{
$sql = 'select sum(sale) from order_test where product_id = '.$productId;
$data = $this->getMySQL()->query($sql)->fetch(2);
return $this->response(1, 'success', [$data]);
}
}
$object = new OperateStock();
// 先生成商品的队列结构库存，这个数据一定是抢购前就生成好的，而不是查询redis数据查不到时才去生成的，否则并发情况下会出错
//$object->resetStockToRedis(1, 2000);
// 生成随机的商品下单数，使用ab压测工具测试并发下是否超卖 ab -n 30000 -c 6000 http://test.cn/
//$num = 1;
$num = rand(1, 299);
print_r($object->placeOrder(1, $num));
// 获取订单日志中该商品实际销售总数，主要用于核对校验并发状况下，是否超卖
//print_r($object->getSaleSum(1));
方案四：使用Redis事务监听【待补充】
原文链接：老迟笔记-高并发下防止库存超卖解决方案