Redis秒杀实战-微信抢红包-秒杀库存，附案例源码（Jmeter压测）

2020 年 8 月 31 日
筆記
Redis, Spring Boot, 技术干货

导读

　　前二天我写了一篇，Redis高级项目实战(点我直达)，SpringBoot整合Redis附源码(点我直达)，今天我们来做一下Redis秒杀系统的设计。当然啦，Redis基础知识还不过关的，先去加强下自身内功，然后在回来看这篇，Redis基础知识(点我直达)。为啥写这个微信抢红包项目呢，公司0202年08月22日，公司周年庆，抢了100多红包🧧，O(∩_∩)O哈哈~

微信抢红包实现原理

业务流程分析

功能拆解

新建红包

　　在DB、Redis分别新增一条记录

抢红包(并发)

　　请求Redis，红包剩余个数，大于0才可以拆，等会0时，提示用户，红包已抢完

拆红包(并发)

用到技术

　　Redis中数据类型的String特性的原子递减（DECR key）和减少指定值（DECRBY key decrement）

业务

请求Redis，当剩余红包个数大于0，红包个数原子递减，随机获取红包
计算金额，当最后一个红包时，最后一个红包金额=总金额-总已抢红包金额
更新数据库

查看红包记录

　　查询DB即可

数据库表设计

红包流水表

CREATE TABLE `red_packet_info` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
 `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '红包id，采⽤
timestamp+5位随机数', 
 `total_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '红包总⾦额，单位分',
 `total_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '红包总个数',
 `remaining_amount` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余红包⾦额，单位
分',
 `remaining_packet` int(11) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '剩余红包个数',
 `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT 0 COMMENT '新建红包⽤户的⽤户标识',
 `create_time` timestamp COMMENT '创建时间',
 `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE
CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='红包信息
表，新建⼀个红包插⼊⼀条记录';

红包记录表

CREATE TABLE `red_packet_record` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT, 
 `amount` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '抢到红包的⾦额',
 `nick_name` varchar(32) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '抢到红包的⽤户的⽤户
名',
 `img_url` varchar(255) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '抢到红包的⽤户的头像',
 `uid` int(20) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '抢到红包⽤户的⽤户标识',
 `red_packet_id` bigint(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '红包id，采⽤
timestamp+5位随机数', 
 `create_time` timestamp COMMENT '创建时间',
 `update_time` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP ON UPDATE
CURRENT_TIMESTAMP COMMENT '更新时间',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=1 DEFAULT CHARSET=utf8mb4 COMMENT='抢红包记
录表，抢⼀个红包插⼊⼀条记录';

发红包API

发红包接口开发

新增一条红包记录
往mysql里面添加一条红包记录
往redis里面添加一条红包数量记录
往redis里面添加一条红包金额记录

　　注意，往db中就单纯存入一条记录，Service层和Mapper层，就简单的一条sql语句，主要是提供思路，下面会附案例源码，不要慌

抢红包API

抢红包功能属于原子减操作
当大小小于0时原子减失败
当红包个数为0时，后面进来的用户全部抢红包失败，并不会进入拆红包环节
抢红包功能设计
- 将红包ID的请求放入请求队列中，如果发现超过红包的个数，直接返回
注意事项
- 抢到红包不一定能拆成功

抢红包算法拆解

　　通过上图算法得出，靠前面的人，手气最佳几率小，手气最佳，往往在后面

发100元，共10个红包，那么平均值是10元一个，那么发出来的红包金额在0.01~20元之间波动
当前面4个红包总共被领了30元时，剩下70元，总共6个红包，那么这6个红包的金额在0.01~23.3元之间波动

抢红包接口开发

测试

发红包

模拟高并发抢红包(Jmeter压测工具)

　　因为我发了10个红包，金额是20000，使用压测工具，模拟50个请求，只允许前10个请求能抢到红包，并且金额等于20000。

布隆过滤器(重要)

介绍

　　布隆过滤器是1970年由布隆提出的。它实际上是一个很长的二进制向量和一系列随机映射函数。布隆过滤器可以用于检索一个元素是否在一个集合中。它的优点是空间效率和查询时间都远远超过一般的算法，缺点是有一定的误识别率和删除困难。

优点

　　相比于其他的数据结构，布隆过滤器在空间和时间方面都有巨大的优势。布隆过滤器存储空间和插入/查询时间都是常数。另外三列函数相互之间没有关系，方便由硬件并行实现。布隆过滤器不需要存储元素本身，在某些对保密要求非常严格的场合有优势。

缺点

　　但是布隆过滤器的缺点和有点一样明显。误算率是其中之一。随着存入的元素数量增加，误算率随之增加。但是如果元素数量太少，则使用散列表足矣。

布隆过滤器有什么用？

黑客流量攻击：故意访问不存在的数据，导致查程序不断访问DB的数据
黑客安全阻截：当黑客访问不存在的缓存时迅速返回避免缓存及DB挂掉
网页爬虫对URL的去重，避免爬取相同的URL地址
反垃圾邮件，从数十亿个垃圾邮件列表中判断某邮件是否垃圾邮件(同理，垃圾短信)
缓存击穿，将已存在的缓存放到布隆中，当黑客访问不存在的缓存时迅速返回避免缓存及DB挂掉

布隆过滤器实现会员转盘抽奖

需求

　　一个抽奖程序，只针对会员用户有效

通过google布隆过滤器存储会员数据

程序启动时将数据放入内存中
google自动创建布隆过滤器
用户ID进来之后判断是否是会员

代码实现

引入依赖

        <dependency>
            <groupId>com.google.guava</groupId>
            <artifactId>guava</artifactId>
            <version>29.0-jre</version>
        </dependency>

数据库会员表

CREATE TABLE `sys_user` (
 `id` int(11) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `user_name` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '⽤户名',
 `image` varchar(11) CHARACTER SET utf8mb4 DEFAULT NULL COMMENT '⽤户头像',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB AUTO_INCREMENT=11 DEFAULT CHARSET=utf8;

初始化布隆过滤器

　　dao层和dao映射文件，就单纯的一个sql查询，看核心方法，下面会附源码滴，不要慌好嘛

控制层

测试

缺点

内存级别产部
重启即失效
本地内存无法用在分布式场景
不支持大数据量存储

Redis布隆过滤器

优点

可扩展性Bloom过滤器
不存在重启即失效或定时任务维护的成本

缺点

需要网络IO，性能比基于内存的过滤器低

布隆过滤器安装

下载

github：//github.com/RedisBloom/RedisBloom

链接: //pan.baidu.com/s/16DlKLm8WGFzGkoPpy8y4Aw  密码: 25w1

编译

make

将Rebloom加载到Redis中

　　先把Redis给停掉！！！在redis.conf里面添加一行命令->加载模块

loadmodule /usr/soft/RedisBloom-2.2.4/redisbloom.so

测试布隆过滤器

SpringBoot整合Redis布隆过滤器(重点)

编写两个lua脚本

添加数据到指定名称的布隆过滤器
从指定名称的布隆过滤器获取key是否存在的脚本

local bloomName = KEYS[1]
local value = KEYS[2]
--bloomFilter
local result_1 = redis.call('BF.ADD',bloomName,value)
return result_1

local bloomName = KEYS[1]
local value = KEYS[2]
--bloomFilter
local result_1 = redis.call('BF.EXISTS',bloomName,value)
return result_1

在RedisService.java中添加2个方法

验证

秒杀系统设计

秒杀业务流程图

数据落地存储方案

通过分布式redis减库存
DB存最终订单信息数据

API性能调优

性能瓶颈在高并发秒杀
技术难题在于超卖问题

实现步骤

1、提前将秒杀数据缓存到redis

set skuId_start_1 0_1554045087 --秒杀标识
set skuId_access_1 12000 --允许抢购数
set skuId_count_1 0 --抢购计数
set skuId_booked_1 0 --真实秒杀数

秒杀开始前，skuId_start为0，代表活动未开始
当skuId_start改为1时，活动开始，开始秒杀叭
当接受下单数达到sku_count*1.2后，继续拦截所有请求，商品剩余数量为0(为啥接受抢购数为1万2呢，看业务流程图，涉及到“校验订单信息”，一般设置的值要比总数多一点，多多少自己定)

2、利用Redis缓存加速增库存数

"skuId_booked":10000 //从0开始累加，秒杀的个数只能加到1万

3、将用户订单数据写入MQ(异步方式)，可以看我另外一篇博客：点我直达

4、另外一台服务器监听mq，将订单信息写入到DB

好了，以上就是完整的开发步骤，下面我们开始编写代码

代码实战

网关浏览拦截层

1、先判断秒杀是否已经开始

2、利用Redis缓存incr拦截流量

用incr方法原子加
通过原子加帕努单当前skuId_access是否达到最大值

订单信息校验层

1、校验当前用户是否已经买过这个商品

需要存储用户的uid
存数据库效率太低
存Redis value方式数据太大
存布隆过滤器性能高且数据量小(推荐)

2、校验通过直接返回抢购成功

开发lua脚本实现库存扣除

1、库存扣除成功，获取当前最新库存

2、如果库存大于0，即马上进行库存扣除，并且访问抢购成功给用户

3、考虑原子性问题

保证原子性的方式，采用lua脚本
采用lua脚本方式保证原子性带来缺点，性能有所下降
不保证原子性缺点，放入请求量可能大于预期
当前扣除库存场景必须保证原子性，否则会导致超卖

4、返回抢购结果

抢购成功
库存没了，抢购失败

控制层

Service层

布隆过滤器

初始化redis缓存

set skuId_start_1 0_1554045087 --秒杀标识
set skuId_access_1 12000 --允许抢购数
set skuId_count_1 0 --抢购计数
set skuId_booked_1 0 --真实秒杀数

秒杀验证

jmeter配置

压测秒杀验证原子性

项目下载

链接: //pan.baidu.com/s/1hZUPRAljkqO05fYluqJBhQ  密码: 1iwr

尾声

　　演示的时候，我使用的Redis单机的，吞吐量不是很大，感兴趣的，可以自己搭建个Redis主从复制+哨兵+集群，然后再测试。

　　最近比较忙，没时间完善微信抢红包秒杀的原子性。下面那个完整案例抢库存的，亲自使用Jmeter压测几次，是原子性的，可以拿来借鉴，感兴趣的同学，可以借鉴下面抢库存的代码，把微信抢红包的功能在完善下，我就不修改啦，今天先到这，有不懂的欢迎下面留言。

Tags: Redis Spring Boot 技术干货