高并发下的抢购、秒杀功能

抢购、秒杀是如今很常见的一个应用场景，主要需要解决的问题有两个：
1 高并发对数据库产生的压力
2 竞争状态下如何解决库存的正确减少（”超卖”问题）
对于第一个问题，已经很容易想到用缓存来处理抢购，避免直接操作数据库，例如使用Redis。
重点在于第二个问题

创建表

--
-- 表的结构 `ih_goods`
--
 
 
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `ih_goods` (
  `goods_id` int(10) unsigned NOT NULL AUTO_INCREMENT,
  `cat_id` int(11) NOT NULL,
  `goods_name` varchar(255) NOT NULL,
  PRIMARY KEY (`goods_id`)
) ENGINE=MyISAM  DEFAULT CHARSET=utf8 AUTO_INCREMENT=2 ;
 
 
--
-- 转存表中的数据 `ih_goods`
--
 
 
INSERT INTO `ih_goods` (`goods_id`, `cat_id`, `goods_name`) VALUES
(1, 0, '腾龙手机');
 
-- --------------------------------------------------------
 
--
-- 表的结构 `ih_log`
--
 
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `ih_log` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `event` varchar(255) NOT NULL,
 `type` tinyint(4) NOT NULL DEFAULT '0',
 `addtime` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=MyISAM DEFAULT CHARSET=utf8 AUTO_INCREMENT=1 ;
 
--
-- 转存表中的数据 `ih_log`
--
 
 
-- --------------------------------------------------------
 
--
-- 表的结构 `ih_order`
--
 
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `ih_order` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `order_sn` char(32) NOT NULL,
 `user_id` int(11) NOT NULL,
 `status` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
 `goods_id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
 `sku_id` int(11) NOT NULL DEFAULT '0',
 `price` float NOT NULL,
 `addtime` timestamp NOT NULL DEFAULT CURRENT_TIMESTAMP,
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='订单表' AUTO_INCREMENT=1 ;
 
--
-- 转存表中的数据 `ih_order`
--
 
 
-- --------------------------------------------------------
 
--
-- 表的结构 `ih_store`
--
 
CREATE TABLE IF NOT EXISTS `ih_store` (
 `id` int(11) NOT NULL AUTO_INCREMENT,
 `goods_id` int(11) NOT NULL,
 `sku_id` int(10) unsigned NOT NULL DEFAULT '0',
 `number` int(10) NOT NULL DEFAULT '0',
 `freez` int(11) NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '虚拟库存',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='库存' AUTO_INCREMENT=2 ;
 
--
-- 转存表中的数据 `ih_store`
--
 
INSERT INTO `ih_store` (`id`, `goods_id`, `sku_id`, `number`, `freez`) VALUES
(1, 1, 11, 500, 0);

常规写法

查询出对应商品的库存，看是否大于0，然后执行生成订单等操作，但是在判断库存是否大于0处，如果在高并发下就会有问题，导致库存量出现负数

// 一、高并发对数据库产生的压力
// 二、竞争状态下如何解决库存的正确减少（"超卖"问题）

// 第一个问题，对于PHP来说很简单，用缓存技术就可以缓解数据库压力，比如memcache，redis等缓存技术。
// 第二个问题就比较复杂点：
// 常规写法：
// 查询出对应商品的库存，看是否大于0，然后执行生成订单等操作，但是在判断库存是否大于0处，如果在高并发下就会有问题，导致库存量出现负数。
 $db = new PDO('mysql:host=localhost;dbname=test', 'root', 'sui66666666!'); //初始化一个PDO对象

 $price=10;
$user_id=1;
$goods_id=1;
$sku_id=11;
$number=1;
 
//生成唯一订单
function build_order_no(){
  return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
}
//记录日志
function insertLog($event,$type=0){
    global $db;
    $sql="insert into ih_log(event,type) values('$event','$type')"; 
   $db->query($sql);
}

//模拟下单操作
//库存是否大于0
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";//解锁 此时ih_store数据中goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' 的数据被锁住(注3)，其它事务必须等待此次事务 提交后才能执行
// $db->exec($sql);
$row = $db->query($sql)->fetch();
// print_r($row); exit;
if($row['number']>0){//高并发下会导致超卖
    $order_sn=build_order_no();
    //生成订单 
    $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price) 
    values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')"; 
    $db->query($sql);
   //****************************库存减少*********************************
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
    $store_rs = $db->exec($sql);
   //**********************************************************************
    if($store_rs){ 
    	echo "success";
        insertLog('success');
    }else{ 
    	echo 'error';
        insertLog('error');
    }

优化方案1

将库存字段number字段设为unsigned，当库存为0时，因为字段不能为负数，将会返回false

$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id' and number > 0";

优化方案2

使用MySQL的事务，锁住操作的行

//模拟下单操作
//库存是否大于0
$db->beginTransaction(); //开始事务
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' FOR UPDATE";//此时这条记录被锁住,其它事务必须等待此次事务提交后才能执行
$row = $db->query($sql)->fetch();
 // print_r($row); exit;
if($row['number'] > 0)
{
    $order_sn=build_order_no(); 
    //插入一条订单
     $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price) values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')"; 
     $db->query($sql);
    //库存减少
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
    $res = $db->exec($sql);
    if($res){ 
        echo '库存减少成功';
       $db->commit();        //事务提交即解锁
    }else{ 
        echo '库存减少失败';
    }
}else{
    echo "超出库存";
    $db->rollBack();
}

优化方案3

使用非阻塞的文件排他锁

$fp = fopen("lock.txt", "w+");
if(!flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)){
    echo "系统繁忙，请稍后再试";
    return;
}
//下单
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";
$row = $db->query($sql)->fetch();
if($row['number'] > 0){//库存是否大于0
    //模拟下单操作 
    $order_sn=build_order_no(); 
    $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')"; 
    $db->query($sql);
    //库存减少
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
    $store_rs = $db->exec($sql); 
    if($store_rs){ 
        echo '库存减少成功';
        flock($fp,LOCK_UN);     //释放锁
    }else{ 
        echo '库存减少失败';
    } 
}else{
    echo '库存不够';
}

fclose($fp);

优化方案4(推荐redis)

使用redis队列，因为pop操作是原子的，即使有很多用户同时到达，也是依次执行，推荐使用（mysql事务在高并发下性能下降很厉害，文件锁的方式也是）

先将商品库存数量入队列

//抢购商品的数量
$store=1000;
$redis=new Redis();
$result=$redis->connect('127.0.0.1',6379);

$res=$redis->llen('goods_store');

echo $res; echo "<br/>"; 
$count=$store-$res;

for($i=0;$i<$count;$i++)
{
    $redis->lpush('goods_store',1);
}
echo $redis->llen('goods_store');
//$redis->del('goods_store');

抢购、描述逻辑

//模拟下单操作
//下单前判断redis队列库存量
$redis=new Redis();
$result=$redis->connect('127.0.0.1',6379);
$count=$redis->lpop('goods_store');
if(!$count){
    //insertLog('error:no store redis');
    echo '商品已经被抢完啦~';
    return;
}
 
//生成订单 
$order_sn=build_order_no();
$sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price) values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')"; 
$db->query($sql);
 
//库存减少
$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
$store_rs = $db->exec($sql);
if($store_rs){ 
    //insertLog('库存减少成功');
    echo "success";
}else{ 
    //insertLog('库存减少失败');
   echo 'error';
}

测试

模拟5000高并发测试

webbench -c 5000 -t 60 http://sui.com/index.php

ab -r -n 6000 -c 5000 http:sui.com/index.php

总结

上述只是简单模拟高并发下的抢购，真实场景要比这复杂很多，很多注意的地方
如抢购页面做成静态的，通过ajax调用接口
再如上面的会导致一个用户抢多个，思路：
需要一个排队队列和抢购结果队列及库存队列。高并发情况，先将用户进入排队队列，用一个线程循环处理从排队队列取出一个用户，判断用户是否已在抢购结果队列，如果在，则已抢购，否则未抢购，库存减1，写数据库，将用户入结果队列。