秒殺 架構設計

秒殺活動的技術挑戰

1. 對現有網站業務造成衝擊

秒殺活動只是網站營銷的一個附加活動,這個活動具有時間短,併發訪問量大的特點,如果和網站原有應用部署在一起,必須會對現有業務造成衝擊,稍有不慎可能導致整個網站癱瘓。

2. 高併發下的應用、數據庫負載

用戶在秒殺開始前,通過不停刷新瀏覽器頁面以保證不會錯過秒殺,這些請求如果按照一般的網站應用架構,訪問應用服務器、連接數據庫,會對應用服務器和數據庫服務器造成極大的負載壓力。

3. 突然增加的網絡及服務器帶寬

假設商品頁面大小200K(主要是商品圖片大小),那麼需要的網絡和服務器帶寬是2G(200K×10000),這些網絡帶寬是因爲秒殺活動新增的,超過網站平時使用的帶寬。

4. 直接下單

秒殺的遊戲規則是到了秒殺時間才能開始對商品下單購買,在此時間點之前,只能瀏覽商品信息,不能下單。而下單頁面也只是一個普通的URL,如果得到這個URL,不用等到秒殺開始就可以下單了。

秒殺系統的應對策略

1. 秒殺系統獨立部署

爲了避免因爲秒殺活動的高併發訪問而拖垮整個網站,使整個網站不必面對蜂擁而來的用戶訪問,可將秒殺系統獨立部署;如果需要,還可以使用獨立的域名,使其與網站完全隔離,即使秒殺系統崩潰了,也不會對網站造成任何影響。

2. 秒殺商品頁面靜態化

重新設計秒殺商品頁面,不使用網站原來的商品詳情頁面,頁面內容靜態化:將商品描述、商品參數、成交記錄和用戶評價全部寫入一個靜態頁面,用戶請求不需要經過應用服務器的業務邏輯處理,也不需要訪問數據庫。所以秒殺商品服務不需要部署動態的Web服務器和數據庫服務器。

3. 租借秒殺活動網絡帶寬

因爲秒殺新增的網絡帶寬,必須和運營商重新購買或者租借。爲了減輕網站服務器的壓力,需要將秒殺商品頁面緩存在CDN,同樣需要和CDN服務商臨時租借新增的出口帶寬。

4. 動態生成隨機下單頁面URL

爲了避免用戶直接訪問下單頁面URL,需要將該URL動態化,即使秒殺系統的開發者也無法在秒殺開始前訪問下單頁面的URL。辦法是在下單頁面URL加入由服務器端生成的隨機數作爲參數,在秒殺開始的時候才能得到。

秒殺系統架構設計

秒殺系統爲秒殺而設計,不同於一般的網購行爲,參與秒殺活動的用戶更關心的是如何能快速刷新商品頁面,在秒殺開始的時候搶先進入下單頁面,而不是商品詳情等用戶體驗細節,因此秒殺系統的頁面設計應儘可能簡單。

商品頁面中的購買按鈕只有在秒殺活動開始的時候才變亮,在此之前及秒殺商品賣出後,該按鈕都是灰色的,不可以點擊。

下單表單也儘可能簡單,購買數量只能是一個且不可以修改,送貨地址和付款方式都使用用戶默認設置,沒有默認也可以不填,允許等訂單提交後修改;只有第一個提交的訂單發送給網站的訂單子系統,其餘用戶提交訂單後只能看到秒殺結束頁面。

除了上面提到的秒殺系統的技術挑戰及應對策略,還有一些其他問題需要處理。

1. 如何控制秒殺商品頁面購買按鈕的點亮

購買按鈕只有在秒殺開始的時候才能點亮,在此之前是灰色的。如果該頁面是動態生成的,當然可以在服務器端構造響應頁面輸出,控制該按鈕是灰色還是點亮,但是爲了減輕服務器端負載壓力,更好地利用CDN、反向代理等性能優化手段,該頁面被設計爲靜態頁面,緩存在CDN、反向代理服務器上,甚至用戶瀏覽器上。秒殺開始時,用戶刷新頁面,請求根本不會到達應用服務器。

解決辦法是使用JavaScript腳本控制,在秒殺商品靜態頁面中加入一個JavaScript文件引用,該JavaScript文件中包含秒殺開始標誌爲否;當秒殺開始的時候生成一個新的JavaScript文件(文件名保持不變,只是內容不一樣),更新秒殺開始標誌爲是,加入下單頁面的URL及隨機數參數(這個隨機數只會產生一個,即所有人看到的URL都是同一個,服務器端可以用redis這種分佈式緩存服務器來保存隨機數,引入隨機數的目的是讓下單頁面的URL變得隨機,連開發者都無法預知),並被用戶瀏覽器加載,控制秒殺商品頁面的展示。這個JavaScript文件的加載可以加上版本號(例如xx.js?v=2014080818),這樣就不會被瀏覽器、CDN和反向代理服務器緩存。

這個JavaScript文件非常小,即使每次瀏覽器刷新都訪問JavaScript文件服務器也不會對服務器集羣和網絡帶寬造成太大壓力。

2. 如何只允許第一個提交的訂單被髮送到訂單子系統

由於最終能夠成功秒殺到商品的用戶只有一個,因此需要在用戶提交訂單時,檢查是否已經有訂單提交。如果已經有訂單提交成功,則需要更新JavaScript文件,更新秒殺開始標誌爲否,購買按鈕變灰。事實上,由於最終能夠成功提交訂單的用戶只有一個,爲了減輕下單頁面服務器的負載壓力,可以控制進入下單頁面的入口,只有少數用戶能進入下單頁面,其他用戶直接進入秒殺結束頁面。假設下單服務器集羣有10臺服務器,每臺服務器只接受最多10個下單請求。在還沒有人提交訂單成功之前,如果一臺服務器已經有十單了,而有的一單都沒處理,可能出現的用戶體驗不佳的場景是用戶第一次點擊購買按鈕進入已結束頁面,再刷新一下頁面,有可能被一單都沒有處理的服務器處理,進入了填寫訂單的頁面,可以考慮通過cookie的方式來應對,符合一致性原則。當然可以採用最少連接的負載均衡算法,出現上述情況的概率大大降低。

小結

秒殺是對網站架構的極大考驗,在難以預計和控制的高併發訪問的衝擊下,稍有不慎,系統就會被用戶秒殺,導致整個系統宕機,活動失敗,構成重大事故。因此在遵循秒殺活動遊戲規則的基礎上,爲了保證系統的安全,保持適度的公平公正即可。即使系統出了故障,也不應該給用戶顯示出錯頁面,而是顯示秒殺活動結束頁面,避免不必要的困擾。

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