这是我参与「第五届青训营 」伴学笔记创作活动的第 11 天

系统设计之秒杀系统

系统设计方法论

关于系统设计的一些问题

• 为什么要做系统设计？

  业务驱动、对现有系统重构以满足业务需求、业务上的突破和创新（例如直播电商与传统电商的区别）

• 系统设计的定义是什么？

• 怎么做系统设计并落地？

• 在系统功能实现后，如何分析瓶颈并优化？

• 如何验证系统的可用性和稳定性？

如和做系统设计？

可以按照如下的流程进行：

1. 场景分析（Scenario）

   是一个什么样的系统？需要哪些功能？并发量如何？

2. 存储设计（Storage）

   数据如何组织、采用传统SQL还是NoSQL？

3. 服务设计（Service）

   业务功能的实现以及逻辑整合

4. 可扩展性设计（Scale）

   解决设计缺陷、提高健壮性与扩展性

以上的方法也称为系统设计的4S分析法。

如何发现系统的瓶颈？

• 火焰图分析

  针对单个实例的分析，找到代码上的一些瓶颈

• 链路追踪

  在微服务中，追踪一个请求经过了哪些服务，分析出哪个服务的耗时占比比较大

• 性能测试

如何保证系统的可用性和稳定性？

• 链路梳理：梳理出核心链路并加强保障
• 可观测性：追踪、监控、业务报警
• 全链路测试：压力测试、负载测试和容量测试（容量水位）
• 稳定性控制：包括限流、业务兜底（下游错误时返回一些兜底数据）和熔断降级等。
• 容灾演练：混沌工程、应急手册、容灾预案

电商秒杀业务介绍

电商业务的介绍

交易业务的三个要素：

• 供给侧：商品、商家、供应链
• 消费者侧：消费者、用户、流量源
• 交易环境：线下商场&线上电商

秒杀业务的特点有哪些？

• 瞬时流量高
• 读多写少：秒杀业务中用户会不停刷新查看商品
• 实时性要求高

秒杀业务的挑战有哪些？

• 资源成本（用有限的资源完成目标）
• 反欺诈（防黑产、黄牛党）
• 高性能（实时性要求高）
• 防止超卖
• 流量管控
• 扩展性
• 健壮性

如何设计一个秒杀系统？

系统设计分析

从4S分析法出发：

• Scenario 场景

  • 需要实现的功能：秒杀活动发布、秒杀商品详情、秒杀下单
  • 满足并发要求：万人参与秒杀、QPS 1W+、TPS 1K+

• Storage 存储

  三级存储：

  • Localcache
  • Redis
  • MySQL（数据库表的设计）

• Service 服务

  • 子服务：

    • 用户服务
    • 风控服务
    • 活动服务
    • 订单服务

  • 基础组件：

    • ID生成器
    • 缓存组件
    • MQ组件
    • 限流组件

• Scale 扩展

  • 流量隔离（秒杀商品与常规商品隔离）、CDN、缓存优化、流量管控
  • 数据库扩展（读写分离、分库分表）、MQ扩展、Redis扩展
  • 服务水平扩展（负载均衡、反向代理）、服务垂直扩展（对服务进行微服务拆分）

架构层次划分

一个秒杀系统可以设计成如下的层次：

用户层	WEB IOS Android
接入层	Nginx
应用层	发布活动 秒杀详情 秒杀下单 ID生成器 限流组件 MQ组件 CACHE组件
基础层	Redis MySQL RocketMQ