要对流量进行削峰,最容易想到的解决方案就是用消息队列来缓冲瞬时流量,把同步的直接调用转换成异步的间接推送,中间通过一个队列在一端承接瞬时的流量洪峰,在另一端平滑地将消息推送出去。在这里,消息队列就像“水库”一样, 拦蓄上游的洪水,削减进入下游河道的洪峰流量,从而达到减免洪水灾害的目的。用消息队列来缓冲瞬时流量的方案,如下图所示:
但是,如果流量峰值持续一段时间达到了消息队列的处理上限,例如本机的消息积压达到了存储空间的上限,消息队列同样也会被压垮,这样虽然保护了下游的系统,但是和直接把请求丢弃也没多大的区别。就像遇到洪水爆发时,即使是有水库恐怕也无济于事
除了消息队列,类似的排队方式还有很多,例如:
1、利用线程池加锁等待也是一种常用的排队方式;
2、先进先出、先进后出等常用的内存排队算法的实现方式;
3、把请求序列化到文件中,然后再顺序地读文件(例如基于 MySQL binlog 的同步机制)来恢复请求等方式。
你是否还记得,最早期的秒杀只是纯粹地刷新页面和点击购买按钮,它是后来才增加了答题功能的。那么,为什么要增加答题功能呢?
这主要是为了增加购买的复杂度,从而达到两个目的。
第一个目的是防止部分买家使用秒杀器在参加秒杀时作弊。2011 年秒杀非常火的时候,秒杀器也比较猖獗,因而没有达到全民参与和营销的目的,所以系统增加了答题来限制秒杀器。增加答题后,下单的时间基本控制在 2s 后,秒杀器的下单比例也大大下降。答题页面如下图所示。
第二个目的其实就是延缓请求,起到对请求流量进行削峰的作用,从而让系统能够更好地支持瞬时的流量高峰。这个重要的功能就是把峰值的下单请求拉长,从以前的 1s 之内延长到 2s~10s。这样一来,请求峰值基于时间分片了。这个时间的分片对服务端处理并发非常重要,会大大减轻压力。而且,由于请求具有先后顺序,靠后的请求到来时自然也就没有库存了,因此根本到不了最后的下单步骤,所以真正的并发写就非常有限了。这种设计思路目前用得非常普遍,如当年支付宝的“咻一咻”、微信的“摇一摇”都是类似的方式。
这里,我重点说一下秒杀答题的设计思路。
如上图所示,整个秒杀答题的逻辑主要分为 3 部分。
题库生成模块,这个部分主要就是生成一个个问题和答案,其实题目和答案本身并不需要很复杂,重要的是能够防止由机器来算出结果,即防止秒杀器来答题。
题库的推送模块,用于在秒杀答题前,把题目提前推送给详情系统和交易系统。题库的推送主要是为了保证每次用户请求的题目是唯一的,目的也是防止答题作弊。
题目的图片生成模块,用于把题目生成为图片格式,并且在图片里增加一些干扰因素。这也同样是为防止机器直接来答题,它要求只有人才能理解题目本身的含义。这里还要注意一点,由于答题时网络比较拥挤,我们应该把题目的图片提前推送到 CDN 上并且要进行预热,不然的话当用户真正请求题目时,图片可能加载比较慢,从而影响答题的体验。
其实真正答题的逻辑比较简单,很好理解:当用户提交的答案和题目对应的答案做比较,如果通过了就继续进行下一步的下单逻辑,否则就失败。我们可以把问题和答案用下面这样的 key 来进行 MD5 加密:
问题 key:userId+itemId+question_Id+time+PK
答案 key:userId+itemId+answer+PK
验证的逻辑如下图所示: