设计电商秒杀系统

【业务背景】

你作为一个电商创业公司的架构师，负责设计 6.18 大促秒杀系统的设计，你们的业务模式如下:

• 1. 你们挑选选品各大电商平台上畅销和好评的商品进行销售，每个品类不超过 20 个商品，目前做了 10 个品类;

• 2. 本次 6.18 秒杀选择了 1000 个充电宝，10 台 iPhone12 作为秒杀商品;

• 3. 正常的日活大约 100 万用户;

• 4. 老板要求万无一失。

【技术背景】

• 1. 技术团队以 Java 为主，已经落地了微服务架构;

• 2. 主要渠道是自有的 App(包括 iOS 和 Android)和微信小程序，为了促进用户转化为 App 用户，只有下载 App 才能参加秒杀活动;

• 3. 目前只有单机房。

【毕设要求】

• 1. 设计完整的架构，例如存储、负载均衡、缓存、高可用、可扩展等;

• 2. 大约 10 页以内的 PPT，每页 PPT 说明一项设计，包括架构设计和设计理由，无需详细解释备选方案。

【提示】

• 1. 分析考虑要全面，但并不意味着架构设计要面面俱到，如果分析后认为某些设计点可以不做，就在作业最后统一说明原因即可;

• 2. 如果没有思路，请对照模块 9 的 IM 案例;

• 3. 如果有的信息觉得不够全或者不够细，可以做出一定的假设，但不能天马行空，需要对照已有的业务背景和技术背景进行合理推断。

基本业务场景

下载并登录 APP --> 打开秒杀页面 --> 下单秒杀 --> 查看秒杀结果页面 --> 支付 --> 确认收货

1. 下载并登录 APP 这一步，大部分用户会提前登录

2. 用户大概率会频繁刷新秒杀页面，所以秒杀页面需要做成静态页面

3. 下单秒杀按钮用户有可能会多次点击，需要考虑去重和幂等，在 APP 端可以做控制去重，但是后端也要做，防止技术用户突破 APP 端直接调用后端接口

4. 查看结果页面包括秒杀中、秒杀成功和秒杀失败 3 种状态，大部分都是秒杀失败的，可以提前把这些页面缓存在 APP 端

5. 支付页面是秒杀成功之后去支付的，秒杀成功的人数不多，所以支付压力不大

秒杀场景的主要压力是在用户点击秒杀按钮时产生的

架构总体思路

1. 秒杀页面做成静态页面，提前缓存在 APP 中

2. 因为是在 APP 端进行的秒杀，我们有很强的控制权，所以可以在 APP 端就直接按照一定概率刷掉一部分用户，减小后端的压力

存储性能估算

订单量：1000 个充电宝+10 个 iphone，总的订单量为 1010 个

存储容量要求不大

存储架构设计

确保数据不丢失，采用 MySQL 主备

计算性能估算

日活用户 100 万，不一定都能参加秒杀，但是秒杀具有一定的吸引力，假设有一部分用户会吸引一部分亲友参加，综合考虑，假设最少 30%*100 万=30 万人参加秒杀，最多 1.5 倍*100 万=150 万人参加秒杀。

参加人数在 [30 万，150 万]。

最终抢到充电宝的只有 1000 个人，抢到 iphone 的只有 10 个人。

假设抢充电宝和抢 iphone 不在同一个时间，所有用户都可以参与，也就是分别计算即可。

由于都是在 APP 端进行秒杀，所有可以在 APP 端进行控制，只放 1% 的流量到后端，及在手机终端根据手机 id、手机型号等生成一个随机数对 100 的余数为 1 的才真正发请求到后端，其他的直接显示秒杀失败。

则最终进入后端的用户数为 [3000，15000]

峰值 TPS ： 3000~15000

查询结果：只有请求后端的才需要查询结果，其他的直接在 APP 端控制直接显示提前在 APP 端缓存好的没有秒杀到的页面即可。

所以峰值 QPS ： 3000~15000

计算架构之负载均衡设计

负载均衡使用 2 个 nginx，采用 keepalived 作高可用

请求进入后端后，后端服务直接将请求转换为消息，放入消息队列中。

然后有一个消费线程单独消费消息队列的消息，因此每台服务器处理请求速度会比较快，假设为 20ms，单台服务器 4 线程，则单服务器能抗 TPS 为 1000/20 * 4= 200

要处理 15000 的 TPS 需要 15000/200 = 75 台，预留一部分余量，100 台

消息队列采用 RocketMQ 的双 master 双 slave 方式部署

Nginx --> 应用服务器 --> RocketMQ --> 消费服务 --> MySQL

计算架构之缓存架构设计

缓存架构主要应对查询页

APP 内缓存 --> 应用服务器 --> Redis Cluster 缓存 --> 数据库

可扩展架构设计

无

高可用架构设计

MySQL 采用主备防止数据丢失

RocketMQ 主从，防止数据丢失

RocketMQ 的磁盘采用 RAID10