秒杀系统架构设计-第三章

秒杀系统架构设计-第三章

二八原则：有针对性的处理好系统的"热点数据"

一部分商品被搭理亮用户访问的热卖商品，就是常说的"热点商品"。

热点商品种极端的例子就是秒杀商品，再很短时间内被大量用户执行访问、添加购物车、下单等操作，这些操作我们称为"热点操作"。

我们一定要关注热点，因为热点会对系统产生一系列的影响。首先，热点请求会大量占用服务器处理资源，热点请求所在的比例下，却可能占用90%的服务器资源。

什么是"热点"

热点分为热点操作和热点数据。

所谓"热点操作"，例如大量的刷新页面、大量的添加购物车、双十一零点大量的下单等都属于此类操作。对系统来说，这些操作可以抽象为"读请求"和"写请求"，这两种热点请求的处理方式大相径庭，读请求的优化空间要大一些，而写请求的瓶颈一般都在存储层，优化思路就是根据CAP理论做平衡。

"热点数据"，就是用户的热点请求对应的数据。热点数据又分为"静态热点数据和"动态热点数据"

静态热点数据：就是能够提前预测的热点数据。例如，通过卖家报名的方式提前筛选出来，通过报名系统对这些热点商品进行达标。还可以通过大数据分析来提前发现热点商品，比如我们分析历史成交记录、用户的购物车记录，来发现哪些商品可能更热门、更好卖。

动态热点数据：就是不能被提前预测到，系统在运行过程中临时产生的热点。例如，卖家通过做广告，使商品一下子就火了。

热点操作使用户的行为，我们不好改变，但能做一些限制和保护，后面主要针对热点数据来介绍如何进行优化。

发现热点数据

我们要有一个机制提前来区分普通商品和秒杀商品

发现静态热点数据

实现方式使通过一个运营系统，把参加活动的商品进行打标，然后通过一个后台系统对这些热点商品进行预处理，如提前进行缓存。这种方式会由两个问题，一是增加卖家的使用成本，二使实时性很差。

不过，除了提前报名的方式，还可以听过买家每天访问的商品进行大数据计算，统计topN的商品，我们可以认为topN的商品就是热点商品。

发现动态热点数据

静态热点数据句实时性较差，我们可以使系统能在秒级内发现热点商品，能够动态的实时发现热点不仅对秒杀商品有价值，对其他热卖商品也同样有价值。

1. 构建一个异步的系统，它可以收集交易链路上各个环节中的中间件产品热点key，如nginx、缓存、RPC服务框架这些中间
2. 建立一个热点上报和可以按照需求订阅的热点服务的下发规范，主要目的是通过交易链路上各个系统（包括详情、购物车、交易、优惠、库存、物流等）访问的时间差，把上游已经发现的热点透传给下游系统，提前做好保护。比如，对于大促高峰期，详情系统是最早知道的，在同一接入层上Nginx模块统计的热点URL。
3. 将上游系统手机的热点数据发送到热点服务台，然后下游系统（如交易系统）就会知道哪些商品会被频繁调用，然后做热点保护。

如下图，其中用户访问商品时经过的路径有很多，我们主要是依赖前面的导购页面（包括首页、搜索页面、商品详情、购物车等）提前识别哪些商品的访问量高，通过这些系统中的中间件来手机热点数据，并记录到日志中。

通过部署在每台机器上的Agent把日志汇总到聚合和分析集群中，然后把符合一定规则的热点数据，通过订阅分发系统在推送到相应的系统中。你可以是把热点数据填充到Cache中，或者直接推送到应用服务器的内存中，还可以对这些数据进行拦截，总之下游系统可以订阅这些数据，然后根据自己的需求决定如何处理这些数据。

根据经验需要总结几点注意事项：

1. 热点服务后台抓取热点数据日志最好采用异步方式，因为“异步”一方面便于保证通用性，另一方面又不影响业务系统和中间件产品的主流程。
2. 热点服务发现和中间件自身的热点保护模块并存，每个中间件和应用还需要保护自己。热点服务台提供热点数据的手机和订阅服务，便于把各个系统的热点数据透明出来。
3. 热点发现要做到接近实时（3s内完成热点数据的发现），因为只有做到接近实时，动态发现才有意义，才能实时的对下游系统提供保护。

处理热点数据

处理热点数据通常有三种思路：优化，限制，隔离

优化：优化热点数据最有效的办法就是缓存热点数据，如果热点数据做了动静分离，那么可以长期缓存静态数据。但是，缓存热点数据更多的是“临时缓存”，即不管是静态数据还是动态数据，都用一个队列短暂的缓存数秒钟，由于队列长度有限，可以采用LRU淘汰算法替换。

限制：限制更多是一种保护机制，限制的办法很多，例如对被访问的商品id做一致性hash，然后根据hash做分桶，每个分桶设置一个处理队列，这样可以把热点商品限制在一个请求队列里，防止因某些热点商品占用太多服务器资源，而使其他请求始终得不到服务器的处理资源。

隔离：将热点数据隔离出来，不要让1%的请求影响到另外的99%，隔离出来后更方便对这1%的请求做针对性优化。

我们可以对以下几个层次实现隔离：

1. 业务隔离。把秒杀做成一种营销活动，卖家要参加秒杀这种营销活动需要单独报名，从技术上来说，卖家报名后对我们来说就有了已知热点，因此可以提前做好预热。
2. 系统隔离。系统隔离更多的是运行时的隔离，可以通过分组部署的方式和另外99%分开。秒杀可以申请单独的域名，目的也是让请求落到不同的集群中。
3. 数据隔离。秒杀所调用的数据大部分都是热点数据，比如会启用单独的Cache集群或者Mysql数据库来放热点数据，目的也是不想0.01%的数据有机会影响99.99%数据

实现隔离有很多方法。比如，你可以按照用户区分，给不同的用户分配不同的cookie，在接入层，路由不同的服务的服务接口中；再比如，你还可以在接入层针对URL中不同Path来设置限流策略。服务层调用不同的服务接口，以及数据层通过给数据打标来区分等等这些措施，其目的都是把已经识别出来的热点请求和普通请求区分开。

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