PHP秒杀设计

# 基础工具与知识介绍

# 压测工具的使用

# 安装ab压测工具
yum -y install httpd-tools

# 测试是否安装成功
ab -v

# 检测接口最大QPS
# -c表示同时访问的并发数，-n表示访问多少次，如下则表示10个用户同时访问100次
ab -n 1000 -c 100 https://www.baidu.com/

# 表示接口承受的最大QPS为17.35，即每秒最大处理的请求数为17个请求 
Requests per second: 17.35 [#/sec] (mean)

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# 关键指标

参数	说明
Concurrency Level	并发请求数，多少个用户同时访问
Complete requests	完成的所有请求数
Time taken for tests	完成压测花费的时间
Requests per second	每秒处理的请求数,即QPS：Complete requests / Time taken for tests
Time per request	用户请求平均等待时间：Time taken for tests/(Concurrency Level/Complete requests)
Time per request	服务器处理每个请求花费的时间：Time taken for tests/Complete requests

**注:**Time per request:(mean, across all concurrent requests)用来表示处理每个请求花费的时间

# 秒杀系统的分析

# 秒杀系统的重难点

# 稳定性

高并发下，某小依赖可能直接造成雪崩
流量预期难精确，过高也会造成雪崩
分布式集群，机器多，出故障的概率多

# 高可用

减少第三方依赖的使用，自身服务部署需要做到隔离
压测、降级、限流方案，确保核心服务可用
健康机制检查，整个链路避免单点

# 高性能

缩短请求的访问路径、减少IO
减少接口数、降低吞吐量、请求次数减少

# 秒杀系统基本需求分析

核心功能：

扣库存
查库存、排队进度
查订单详情、创建订单、支付订单

# 扣库存服务如何实现

减少上下文的切换
有效压榨CPU

# 扣库存分布式实现方案

传统的解决方案

下单减库存

graph LR
A[并发请求]--> B[创建订单] --> C[扣库存]-->D[支付]

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支付减库存

graph LR
A[并发请求]--> B[创建订单] --> C[支付]-->D[扣库存]

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上述两种方案主要区别在于是先进行支付，还是先扣库存，各有弊端：

下单减库存的方案：库存为100，把单子刷完了库存为0，这样别人就没法下单了，导致东西卖不出去。
支付减库存：因为支付和扣库存是绑定在一起的，如果客户下单太多会导致，订单没法支付的问题

从业务流程上解决，将扣库存和订单支付拆分开，保证扣库存环节扣的库存和实际订单的一致性。

graph LR
A[并发请求]--> B[扣库存] --> C[支付]-->D[创建订单]

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对于下单完之后，不支付的订单，进行定时清理

先扣除库存，再创建订单、支付
10分钟内不支付订单，则进行取消，避免不支付订单卖不出去的问题

流程分析：

主要思路在于将扣库存分发到各个服务器上执行，lua单进程保证了redis数据的一致性

# 扣库存代码实现

实现了基本的连接redis、json输出

<?php

class Base
{

    static $redisObj;

    public static function conRedis($config = array())
    {
        // redis实例唯一
        if (self::$redisObj) {
            return self::$redisObj;
        }

        self::$redisObj = new \Redis();
        self::$redisObj->connect("127.0.0.1", 6379);

        return self::$redisObj;
    }

    public static function output($data = array(), $errNo = 0, $errMsg = 'ok')
    {
        $res['errno'] = $errNo;
        $res['errmsg'] = $errMsg;
        $res['data'] = $data;

        echo json_encode($res);
        exit();
    }

}

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实现删除库存及统一增减库存

class Api extends Base
{
    // 共享信息，存储在redis中,以hash表的形式存储，%s变量代表的是商品id
    static $userId;

    static $productId;
    // 共享信息key
    static $REDIS_REMOTE_HT_KEY = "product_%s";
    // 商品总库存
    static $REDIS_REMOTE_TOTAL_COUNT = "total_count";
    // 已售库存
    static $REDIS_REMOTE_USE_COUNT = "used_count";
    // 创建订单队列
    static $REDIS_REMOTE_QUEUE = "c_order_queue";
    // 总共剩余库存
    static $APCU_LOCAL_STOCK = "apcu_stock_%s";
    // 本地已售多少
    static $APCU_LOCAL_USE = "apcu_stock_use_%s";
    // 本地分库存分摊总数
    static $APCU_LOCAL_COUNT = "apcu_total_count_%s";

    public function __construct($productId, $userId)
    {
        self::$REDIS_REMOTE_HT_KEY = sprintf(self::$REDIS_REMOTE_HT_KEY, $productId);
        self::$APCU_LOCAL_STOCK = sprintf(self::$APCU_LOCAL_STOCK, $productId);
        self::$APCU_LOCAL_USE = sprintf(self::$APCU_LOCAL_USE, $productId);
        self::$APCU_LOCAL_COUNT = sprintf(self::$APCU_LOCAL_COUNT, $productId);
        self::$APCU_LOCAL_COUNT = sprintf(self::$APCU_LOCAL_COUNT, $productId);
        self::$userId = $userId;
        self::$productId = $productId;
    }

    private static function init()
    {
        apcu_add(self::$APCU_LOCAL_COUNT, 150);
        apcu_add(self::$APCU_LOCAL_USE, 0);
    }

    public static function clear()
    {
        apcu_delete(self::$APCU_LOCAL_STOCK);
        apcu_delete(self::$APCU_LOCAL_USE);
        apcu_delete(self::$APCU_LOCAL_COUNT);
    }

    /**
     * 查剩余库存
     */
    public static function getStock()
    {
        $stockNum = apcu_fetch(self::$APCU_LOCAL_STOCK);
        if ($stockNum === false) {
            $stockNum = self::initStock();

        }

        self::output(['stock_num' => $stockNum]);
    }

    /**
     * 抢购-减库存
     */
    public static function buy()
    {
        // 读取分库的库存数，没有则进行初始化
        $localStockNum = apcu_fetch(self::$APCU_LOCAL_COUNT);
        if ($localStockNum === false) {
            $localStockNum = self::init();
        }

        // 对库存数进行+1
        $localUse = apcu_inc(self::$APCU_LOCAL_USE);//本已卖 + 1
        if ($localUse > $localStockNum) {
            //抢购失败 大部分流量在此被拦截
            self::output([], -1, '该商品已售完');
        }

        // 同步远端已售库存 + 1；
        if (!self::incUseCount()) {//改失败，返回商品已售完
            self::output([], -1, '该商品已售完');
        }

        //写入创建订单队列
        self::conRedis()->lPush(self::$REDIS_REMOTE_QUEUE, json_encode(['user_id' => self::$userId, 'product_id' => self::$productId]));

        //返回抢购成功
        self::output([], 0, '抢购成功，请从订单中心查看订单');
    }

    /**
     * 总剩余库存同步本地，定时执行就可以
     */
    public static function sync()
    {
        $data = self::conRedis()->hMGet(self::$REDIS_REMOTE_HT_KEY, [self::$REDIS_REMOTE_TOTAL_COUNT, self::$REDIS_REMOTE_USE_COUNT]);

        $num = $data['total_count'] - $data["used_count"];

        apcu_add(self::$APCU_LOCAL_STOCK, $num);

        self::output([], 0, '同步库存成功');
    }

    //库存同步
    private static function incUseCount()
    {
        $script = <<<eof
            local key = KEYS[1] 
            local field1 = KEYS[2]   
            local field2 = KEYS[3]
        
            local field1_val = redis.call('hget', key, field1)   
            local field2_val = redis.call('hget', key, field2)
        
            if(field1_val>field2_val) then   
                return redis.call('HINCRBY', key, field2,1)   
            end
        
            return 0
eof;
        // 同步远端库存时，需要经过lua脚本，保证不会出现超卖现象
        // lua为单进程阻塞式的，可以有效的避免并发读写带来的数据脏写的问题

        // 判断远程的商品的库存是否超卖，没有超卖则进行+1
        return self::conRedis()->eval($script, [self::$REDIS_REMOTE_HT_KEY, self::$REDIS_REMOTE_TOTAL_COUNT, self::$REDIS_REMOTE_USE_COUNT], 3);
    }

    public static function initStock()
    {
        $data = self::conRedis()->hMGet(self::$REDIS_REMOTE_HT_KEY, [self::$REDIS_REMOTE_TOTAL_COUNT, self::$REDIS_REMOTE_USE_COUNT]);
        $num = $data['total_count'] - $data["used_count"];

        apcu_add(self::$APCU_LOCAL_STOCK, $num);

        return $num;
    }

}

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代码测试

try {
    $act = $_GET['act'];
    $product_id = $_GET['product_id'];
    $user_id = $_GET['user_id'];

    $obj = new Api($product_id, $user_id);
    if (method_exists($obj, $act)) {
        $obj::$act();
        die;
    }

    echo 'method_error!';

} catch (\Exception $e) {
    echo 'exception_error!';
    var_dump($e);
}

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# 参考链接

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上次更新: 2020/12/01, 05:46:11

CAS单点登录→