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[讨论交流] 利用redis + lua解决抢红包高并发的问题

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cat77的头像 楼主
发表于 2016-4-12 08:00:03 | 显示全部楼层 |阅读模式
  抢红包的需求分析

  抢红包的场景有点像秒杀,但是要比秒杀简单点。

  因为秒杀通常要和库存相关。而抢红包则可以允许有些红包没有被抢到,因为发红包的人不会有损失,没抢完的钱再退回给发红包的人即可。

  另外像小米这样的抢购也要比淘宝的要简单,也是因为像小米这样是一个公司的,如果有少量没有抢到,则下次再抢,人工修复下数据是很简单的事。而像淘宝这么多商品,要是每一个都存在着修复数据的风险,那如果出故障了则很麻烦。

  基于redis的抢红包方案

  下面介绍一种基于redis的抢红包方案。

  把原始的红包称为大红包,拆分后的红包称为小红包。

  1.小红包预先生成,插到数据库里,红包对应的用户ID是null。

  2.每个大红包对应两个redis队列,一个是未消费红包队列,另一个是已消费红包队列。开始时,把未抢的小红包全放到未消费红包队列里。

  未消费红包队列里是json字符串,如{userId:’789′, money:’300′}。

  3.在redis中用一个map来过滤已抢到红包的用户。

  4.抢红包时,先判断用户是否抢过红包,如果没有,则从未消费红包队列中取出一个小红包,再push到另一个已消费队列中,最后把用户ID放入去重的map中。

  5.用一个单线程批量把已消费队列里的红包取出来,再批量update红包的用户ID到数据库里。

  上面的流程是很清楚的,但是在第4步时,如果是用户快速点了两次,或者开了两个浏览器来抢红包,会不会有可能用户抢到了两个红包?

  为了解决这个问题,采用了lua脚本方式,让第4步整个过程是原子性地执行。

  下面是在redis上执行的Lua脚本:
  1. -- 函数:尝试获得红包,如果成功,则返回json字符串,如果不成功,则返回空
  2. -- 参数:红包队列名, 已消费的队列名,去重的Map名,用户ID
  3. -- 返回值:nil 或者 json字符串,包含用户ID:userId,红包ID:id,红包金额:money

  4. -- 如果用户已抢过红包,则返回nil
  5. if redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]) ~= 0 then
  6.   return nil
  7. else
  8.   -- 先取出一个小红包
  9.   local hongBao = redis.call('rpop', KEYS[1]);
  10.   if hongBao then
  11.     local x = cjson.decode(hongBao);
  12.     -- 加入用户ID信息
  13.     x['userId'] = KEYS[4];
  14.     local re = cjson.encode(x);
  15.     -- 把用户ID放到去重的set里
  16.     redis.call('hset', KEYS[3], KEYS[4], KEYS[4]);
  17.     -- 把红包放到已消费队列里
  18.     redis.call('lpush', KEYS[2], re);
  19.     return re;
  20.   end
  21. end
  22. return nil
复制代码

  下面是测试代码:
  1. public class TestEval {
  2.     static String host = "localhost";
  3.     static int honBaoCount = 1_0_0000;

  4.     static int threadCount = 20;

  5.     static String hongBaoList = "hongBaoList";
  6.     static String hongBaoConsumedList = "hongBaoConsumedList";
  7.     static String hongBaoConsumedMap = "hongBaoConsumedMap";

  8.     static Random random = new Random();

  9. //  -- 函数:尝试获得红包,如果成功,则返回json字符串,如果不成功,则返回空
  10. //  -- 参数:红包队列名, 已消费的队列名,去重的Map名,用户ID
  11. //  -- 返回值:nil 或者 json字符串,包含用户ID:userId,红包ID:id,红包金额:money
  12.     static String tryGetHongBaoScript =
  13. //          "local bConsumed = redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]);\n"
  14. //          + "print('bConsumed:' ,bConsumed);\n"
  15.             "if redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]) ~= 0 then\n"
  16.             + "return nil\n"
  17.             + "else\n"
  18.             + "local hongBao = redis.call('rpop', KEYS[1]);\n"
  19. //          + "print('hongBao:', hongBao);\n"
  20.             + "if hongBao then\n"
  21.             + "local x = cjson.decode(hongBao);\n"
  22.             + "x['userId'] = KEYS[4];\n"
  23.             + "local re = cjson.encode(x);\n"
  24.             + "redis.call('hset', KEYS[3], KEYS[4], KEYS[4]);\n"
  25.             + "redis.call('lpush', KEYS[2], re);\n"
  26.             + "return re;\n"
  27.             + "end\n"
  28.             + "end\n"
  29.             + "return nil";
  30.     static StopWatch watch = new StopWatch();

  31.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  32. //      testEval();
  33.         generateTestData();
  34.         testTryGetHongBao();
  35.     }

  36.     static public void generateTestData() throws InterruptedException {
  37.         Jedis jedis = new Jedis(host);
  38.         jedis.flushAll();
  39.         final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);
  40.         for(int i = 0; i < threadCount; ++i) {
  41.             final int temp = i;
  42.             Thread thread = new Thread() {
  43.                 public void run() {
  44.                     Jedis jedis = new Jedis(host);
  45.                     int per = honBaoCount/threadCount;
  46.                     JSONObject object = new JSONObject();
  47.                     for(int j = temp * per; j < (temp+1) * per; j++) {
  48.                         object.put("id", j);
  49.                         object.put("money", j);
  50.                         jedis.lpush(hongBaoList, object.toJSONString());
  51.                     }
  52.                     latch.countDown();
  53.                 }
  54.             };
  55.             thread.start();
  56.         }
  57.         latch.await();
  58.     }

  59.     static public void testTryGetHongBao() throws InterruptedException {
  60.         final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);
  61.         System.err.println("start:" + System.currentTimeMillis()/1000);
  62.         watch.start();
  63.         for(int i = 0; i < threadCount; ++i) {
  64.             final int temp = i;
  65.             Thread thread = new Thread() {
  66.                 public void run() {
  67.                     Jedis jedis = new Jedis(host);
  68.                     String sha = jedis.scriptLoad(tryGetHongBaoScript);
  69.                     int j = honBaoCount/threadCount * temp;
  70.                     while(true) {
  71.                         Object object = jedis.eval(tryGetHongBaoScript, 4, hongBaoList, hongBaoConsumedList, hongBaoConsumedMap, "" + j);
  72.                         j++;
  73.                         if (object != null) {
  74. //                          System.out.println("get hongBao:" + object);
  75.                         }else {
  76.                             //已经取完了
  77.                             if(jedis.llen(hongBaoList) == 0)
  78.                                 break;
  79.                         }
  80.                     }
  81.                     latch.countDown();
  82.                 }
  83.             };
  84.             thread.start();
  85.         }

  86.         latch.await();
  87.         watch.stop();

  88.         System.err.println("time:" + watch.getTotalTimeSeconds());
  89.         System.err.println("speed:" + honBaoCount/watch.getTotalTimeSeconds());
  90.         System.err.println("end:" + System.currentTimeMillis()/1000);
  91.     }
  92. }
复制代码

  测试结果20个线程,每秒可以抢2.5万个,足以应付绝大部分的抢红包场景。

  如果是真的应付不了,拆分到几个redis集群里,或者改为批量抢红包,也足够应付。

  总结:

  redis的抢红包方案,虽然在极端情况下(即redis挂掉)会丢失一秒的数据,但是却是一个扩展性很强,足以应付高并发的抢红包方案。

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