设计一个支持高并发秒杀活动的电商系统

题目

设计一个支持高并发秒杀活动的电商系统

信息

• 类型：问答
• 难度：⭐⭐⭐

考点

高并发处理,分布式系统设计,缓存策略,限流与降级,数据一致性

快速回答

设计高并发秒杀系统的核心要点：

• 分层削峰：通过CDN、网关、队列逐层过滤流量
• 读优化：使用Redis缓存商品库存和活动信息
• 写优化：采用异步扣减库存（Redis预减+MQ持久化）
• 限流防护：在网关层实现令牌桶/漏桶限流
• 熔断降级：对非核心服务（如推荐系统）降级
• 最终一致性：通过事务消息保证订单-库存一致性

1. 系统架构设计

分层架构：

• 客户端层：静态资源CDN缓存，按钮防重复点击
• 接入层：Nginx反向代理+Lua脚本实现限流
• 服务层：微服务拆分（秒杀服务独立部署）
• 数据层：Redis集群+MySQL分库分表

// 网关层限流示例（Sentinel）
@SentinelResource(value = "seckillFlow", blockHandler = "handleBlock")
public String seckillApi(String itemId) {
    // 业务逻辑
}

2. 核心难点解决方案

2.1 库存超卖问题

• Redis原子操作：使用Lua脚本保证原子性
• 分段扣减：将库存拆分为多个子库存段

-- Redis库存扣减Lua脚本
local key = KEYS[1]
local quantity = tonumber(ARGV[1])
if redis.call('get', key) >= quantity then
    return redis.call('decrby', key, quantity)
else
    return -1
end

2.2 高并发写优化

• 请求进入RabbitMQ/Kafka削峰
• Worker服务异步处理订单
• 库存预扣：Redis扣减成功后再发MQ

// 伪代码：秒杀核心流程
public void handleSeckillRequest(String userId, String itemId) {
    // 1. 校验用户资格（频率限制）
    // 2. Redis预减库存（Lua脚本）
    // 3. 发送MQ消息：包含秒杀凭证
    // 4. 异步创建订单（Worker服务）
}

3. 关键防护机制

3.1 限流策略

• 用户维度：同一用户10s内仅允许1次请求
• IP维度：滑动窗口限制异常IP
• 系统维度：QPS阈值动态调整

3.2 降级方案

• 一级降级：关闭实时库存显示
• 二级降级：排队机制（返回等待队列位置）
• 三级降级：静态化兜底页面

4. 数据一致性保障

最终一致性方案：

1. Redis扣减库存成功
2. 发送事务消息到RocketMQ
3. 订单服务消费消息创建订单
4. 定时任务核对库存与订单差异

// RocketMQ事务消息示例
transactionMQProducer.sendMessageInTransaction(msg, (arg) -> {
    try {
        // 执行本地事务（创建订单）
        return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE;
    } catch (Exception e) {
        return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE;
    }
});

5. 常见错误与规避

• 错误1：直接查询数据库验证库存
  规避：所有读操作走Redis缓存
• 错误2：同步调用支付服务
  规避：支付操作异步化，秒杀成功即返回
• 错误3：单点限流
  规避：分布式限流（Redis+Lua）

6. 扩展优化方向

• 库存预热：提前加载热点商品到本地缓存
• 动态扩容：Kubernetes+HPA自动扩缩容
• 作弊防控：风控系统实时检测机器人行为
• 压测优化：全链路压测+混沌工程