“秒杀”问题的数据库和SQL设计
SQL数据库开发
共 3123字,需浏览 7分钟
· 2020-04-26
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SQL专栏
本文作者:璀璨小二
原文:https://www.cnblogs.com/clphp/
1. 问题的来源最近发现很多人被类似秒杀这样的设计困扰,其实这类问题可以很方便地解决,先来说说这类问题的关键点是什么:
一定要高性能,不然还能叫秒杀吗?
要强一致性,库存只有100个,不能卖出去101个吧?但是库存10000实际只卖了9999是否允许呢?
既然这里说了是秒杀,那往往还会针对每个用户有购买数量的限制。
下文的所有解决方案是在 Mysql InnoDB 下做的。因为用到了很多数据库特性。其他的数据库或其他的数据库引擎会有不同的表现,请注意。
2.完全不考虑一致性的方案
2.1 表结构
2.2 方案
表结构很简单,其实就是一个user
和deal
的关联表。谁买了多少就插入数据呗。首先,还要检查一下传过来的buy_count
是否超过单人购买限制。接下来,每次插入前执行以下以下操作检查一下是否超卖即可:select sum(buy_count) from UserDeal where deal_id = ?
最后还要检查一下这个用户是否购买过:select count(*) from UserDeal where user_id = ? and deal_id = ?
全都没问题了就插入数据:insert into UserDeal (user_id, deal_id, buy_count) values (?, ?, ?)
2.3存在的问题
大家别笑,这样的设计你一定做过,刚毕业的时候谁没设计过这样的系统啊?而且大部分系统对性能和一致性的要求并没有那么高,所以以上的设计方案还真是普遍存在的。那就说说在什么情况下会出问题吧:如果库存只剩一个,两个用户同时点购买,两个人检查全部成功,最后,就超卖了。
如果一个用户同时发起两次请求,检测部分同样可能会同时通过,最后,数据就异常了。
3.保证单用户不会重复购买
先来解决最简单的问题,保证单用户不会重复购买。
其实只要利用数据库特性即可,让我们来加一个索引:
alter table UserDeal add unique user_id_deal_id(user_id, deal_id)
加上唯一索引后,不仅查询性能提高了,插入的时候如果重复还会自动报错。当然别忘了在业务代码中 catch 一下这个异常,并在页面上给用户友好的提醒。4. 解决超卖问题
4.1 方案
为了解决这个问题,第一个想到的就是把这几次操作在事务中操作。否则无论怎么改,也都不是原子性的了。但是加完事务后就完了?上面的select
语句没有使用for update
关键字,所以就算加入了事务也不会影响其他人读写。所以我们只要改一下select
语句即可:select sum(buy_count) from UserDeal where deal_id = ? for update
4.2 优化
刚改完后发现,问题解决了!so easy!步步高点读机,哪里不会点哪里,so easy!但是不对啊!为什么两个用户操作不同的deal
也会相互影响呢?原来我们的select
语句中的查询条件是where deal_id = ?
,你以为只会锁所有满足条件的数据对吧?但实际上,如果你查询的条件不在索引中,那么 InnoDB 会启用表锁!那就加一个索引呗:alter table UserDeal add index ix_deal_id(deal_id)
05. 提高性能了
而且事务都是行锁,如果你的业务场景不是秒杀,操作是分散在各个单子上的。而且你的压力不大,那么优化到这就够了。但是,如果你真的会有几万人、几十万人同时秒杀一个单子怎么办?很多交易类网站都会有这样的活动。我们现在思考一下,上面的优化好像已经是极致了,不仅满足了一致性,而且性能方面也做了足够的考量,无从下手啊!这时候,只能牺牲一些东西了。
06. 鱼与熊掌不可兼得
6.1 优化的思路
性能和一致性常常同时出现,却又相互排斥。刚才我们为了解决一致性问题带入了性能问题。现在我们又要为了性能而牺牲一致性了。这里想提高性能的话,就要去掉事务了。那么一旦去掉事务,一致性就没办法保证了,但有些一致性的问题并不是那么地严重。所以,这里最关键的就是要想清楚,你的业务场景对什么不能容忍,对什么可以容忍。不同业务场景最后的方案一定是不同的。6.2 秒杀可以容忍什么
本文标题说的是秒杀,因为这个业务场景很常见,那么我们就来说说秒杀。秒杀最怕的是超卖,但却可以接受少卖。什么是少卖?我有一万份,卖了9999份,但数据库里却说已经买完了。这个严重吗?只要我们能把这个错误的量控制在一定比例以内并且可以后续修复,那这在秒杀中就不是一个问题了。7. 为了性能牺牲一致性的设计方案
7.1 去掉了事务会发生什么
在上述的方案中,如果去掉了事务,单用户重复购买是不会有问题的,因为这个是通过唯一索引来实现的。所以这边我们主要是去解决超卖问题。既然去掉了事务,那么
for update
锁行就无效了,我们可以另辟蹊径,来解决这个问题。7.2 修改表结构
刚才一直没有提Deal
表,其实它就是存了一下基本信息,包括最大售卖量。之前我们是通过对关联表进行
sum(buy_count)
操作来得到已经卖掉的数量的,然后进行判断后再进行插入数据。现在没了事务,这样的操作就不是原子性的了。所以让我们来修改一下Deal
表,把已经售卖的量也存放在Deal
表中,然后巧妙地把操作转换成一行update
语句。7.3 修改执行过程
如果你继续先把数据查出来到内存中然后再操作,那就不是原子性的了,必定会出问题。这时候,神奇的update
语句来了:update Deal set buy_count = buy_count + 1 where id = ? and buy_count + 1 <= buy_max
如果一单的buy_max
是1000,如果有2000个用户同时操作会发生什么?虽然没有事务,但是update
语句天然会有行锁,前1000个用户都会执行成功,返回生效行数1。而剩下的1000人不会报错,但是生效行数为0。所以程序中只要判断update
语句的生效行数就知道是否抢购成功了。7.4 还没有结束
update
的生效行数是1,就代表购买成功。所以,如果一个用户购买成功了,那么就再去UserDeal
表中插入一下数据。可如果一个用户重复购买了,那么这里也会出错,所以如果这里出错的话还需要去操作一下Deal
表把刚才购买的还回去:update Deal set buy_count = buy_count - 1 where id = ? and buy_count - 1 >= 0
这边理论上不会出现buy_count - 1 < 0
的情况,除非你实现的不对。…… 无图无真相,完全混乱了只看文字不清晰,还是来张完整的流程图吧!毫无破绽啊!不是说要牺牲一致性吗?为什么没看到?因为上面的流程图还没有考虑数据库故障或者网络故障,最后还是来一张最完整的流程图吧:仔细看一下整张流程图,最终就这几种情况:执行成功
无库存
回滚成功
损失库存
最后还是提醒一句,千万不要过度优化,第一个使用事务的方案其实已经够好了!8. 不要过度优化
除非你的业务特殊,全中国几十万人几百万人会同时来买,那才有必要牺牲一下一致性提升性能。对了,如果是像双十一或者小米这样子的抢购,上面的方案也是不够的…
——End——
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