分布式环境并发场景下，如何操作抢红包（或者减少库存）

简介

在分布式场景高并发环境中，无论是抢红包还是减库存，其实本质上都是如何处理高并发中共享资源的问题，保证高并发资源分配的安全性

相互学习，如有错误还请指正～

思考

比如抢红包的场景，高并发访问数据库会给 mysql 带来较大压力，因此可以考虑把红包数据放在 redis 中，通过并发请求 redis 内存的红包数据，来快速响应请求

但是大量请求并发访问 redis 内存数据，如何保证这个资源的安全性呢？肯定要用到锁或者进行某种原子操作

lua 对 redis 的原子操作

逻辑思路：

• 首先红包创建的时候，它会对应一个红包 id，创建时候预先知道它要分 10 个红包，那么就把总金额随机分成 10 个数字的数组预先 random 出来
• 然后把红包 id 对应的金额数组，和红包 id 对应的 10 这个库存存到 redis 中，方便后续请求直接访问 redis
• 注意 redis 中还需要维护一个 hashmap 用来判定一个用户是否领取过红包，如果用于领取过就把 userId 存进 map
• 当多个请求并发进来（这里使用 lua 原子操作，保证线程安全）
  • 判定用户是否领过：线程 A 会线判定 map 中用户是否领取过，如果领取过直接返回，如果没有领取过就开始判定库存
  • 判定库存是否充足：如果库存 <= 0，那么直接返回红包被抢光，如果库存 > 0，就把库存减少一，然后 map 中添加上当前 userId，金额 list 弹出一个红包金额
• 判定如果 redis 中库存为 0 就需要写入库存（同时需要考虑到红包可能还有剩余，因此也需要有一种定时机制把 redis 红包领取记录同步到 mysql）
• 后续业务操作
• 最终把金额 list 弹出的金额返回给前端

其他解决方式

• 分布式锁

  对于一些大型打公司可能有分布式锁调用的以来包，这样写起来比较方便

  操作：先把红包库存数据导到 redis 中，然后兵法请求过来查询 redis，在查询前先有分布式锁的代码来看是否要阻塞，如果阻塞，等在运行的运行玩之后释放就可以了，锁住的内容包括查询 redis 红包库存是否充足，以及 redis 内存中改库存的操作。锁释放之后，可以判定红包库存如果为 0 就把 redis 记录同步到 mysql 中（也需要有一种定制机制定时同步 redis 到 mysql，因为可能存在红包领取不完），再可以进行后续业务操作。分布式锁里头的实现本质也是用了 lua 脚本保证 redis 多个操作的原子性

  特点：万一某个 server 实例宕机了，锁就没法释放，其他人就用抢红包锁住了，所以需要设置一个分布式锁的超时时间

• 悲观锁：（不推荐，但是实际企业开发中可能有人在用）

  实际开发中，偷懒的程序员可能比较喜欢用，因为也最简单方便

  操作：其实就是事务操作中，进行 select for update（它只能在事务中使用）先锁住数据，直到事务提交才会释放锁

  特点：没有解决大量请求打向 mysql 的问题，而且完全串行执行性能很差，还需要注意一旦索引失效，行级锁就变成了表级锁（其他操作表里其他数据的操作也被锁住了）

• 乐观锁

  操作：为了解决悲观锁效率问题，使用乐观锁，即 A 线程先看下版本号为 1，这个时候把 mysql 红包库存 - 1 且判定条件是 version == 1，但是突然发现 version == 2 了，这是因为有线程 B 并发执行完了并且把 version 再 ++ 了，这时候 A 线程执行数据库失败，返回 err 给到用户，并且线程 A 事务会回滚，这会到大量失败，并且大量回归操作也给 mysql 带来压力，但我们可以再稍微优化一下，就是引入重试机制，如果线程 A 操作数据库更新失败了，按照限定时间内重试或者设置重试次数，这样可以减少很多用户抢红包（扣库存）失败的返回

  特点：适合更新的并发操作不多的场景。存在出现部分并发用户被返回数据库操作 err 的情况

一些问题

• 数据怎么从 mysql 存入到 redis 呢？
  对于促销来讲，我们再开发一个定时任务，把符合秒杀促销条件的商品存储到 redis 中，促销前定时执行触发。对于抢红包场景，原代码中加上，当用户创建出红包的时候，就把红包库存以及红包 random 金额数组存储到 redis 中
• 什么场景会去查找 redis 而不是直接访问 mysql 呢？
  高并发访问数据库时候考虑上层加一个 redis
• redis 如和同步到 mysql？什么时机
  可以通过定时任务方式定时同步到 mysql