利用redis + lua解決搶紅包高并發的問題

jopen 11年前發布 | 93K 次閱讀 Redis

搶紅包的需求分析

搶紅包的場景有點像秒殺，但是要比秒殺簡單點。
因為秒殺通常要和庫存相關。而搶紅包則可以允許有些紅包沒有被搶到，因為發紅包的人不會有損失，沒搶完的錢再退回給發紅包的人即可。
另外像小米這樣的搶購也要比淘寶的要簡單，也是因為像小米這樣是一個公司的，如果有少量沒有搶到，則下次再搶，人工修復下數據是很簡單的事。而像淘寶這么多商品，要是每一個都存在著修復數據的風險，那如果出故障了則很麻煩。

淘寶的專家丁奇有個文章有寫到淘寶是如何應對秒殺的：《秒殺場景下MySQL的低效–原因和改進》

http://blog.nosqlfan.com/html/4209.html

基于redis的搶紅包方案

下面介紹一種基于redis的搶紅包方案。

把原始的紅包稱為大紅包，拆分后的紅包稱為小紅包。

1.小紅包預先生成，插到數據庫里，紅包對應的用戶ID是null。生成算法見另一篇blog：http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/19177877

2.每個大紅包對應兩個redis隊列，一個是未消費紅包隊列，另一個是已消費紅包隊列。開始時，把未搶的小紅包全放到未消費紅包隊列里。

未消費紅包隊列里是json字符串，如{userId:'789', money:'300'}。

3.在redis中用一個map來過濾已搶到紅包的用戶。

4.搶紅包時，先判斷用戶是否搶過紅包，如果沒有，則從未消費紅包隊列中取出一個小紅包，再push到另一個已消費隊列中，最后把用戶ID放入去重的map中。

5.用一個單線程批量把已消費隊列里的紅包取出來，再批量update紅包的用戶ID到數據庫里。

上面的流程是很清楚的，但是在第4步時，如果是用戶快速點了兩次，或者開了兩個瀏覽器來搶紅包，會不會有可能用戶搶到了兩個紅包？

為了解決這個問題，采用了lua腳本方式，讓第4步整個過程是原子性地執行。

下面是在redis上執行的Lua腳本：

    -- 函數：嘗試獲得紅包，如果成功，則返回json字符串，如果不成功，則返回空  
    -- 參數：紅包隊列名， 已消費的隊列名，去重的Map名，用戶ID  
    -- 返回值：nil 或者 json字符串，包含用戶ID：userId，紅包ID：id，紅包金額：money  

    -- 如果用戶已搶過紅包，則返回nil  
    if redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]) ~= 0 then  
      return nil  
    else  
      -- 先取出一個小紅包  
      local hongBao = redis.call('rpop', KEYS[1]);  
      if hongBao then  
        local x = cjson.decode(hongBao);  
        -- 加入用戶ID信息  
        x['userId'] = KEYS[4];  
        local re = cjson.encode(x);  
        -- 把用戶ID放到去重的set里  
        redis.call('hset', KEYS[3], KEYS[4], KEYS[4]);  
        -- 把紅包放到已消費隊列里  
        redis.call('lpush', KEYS[2], re);  
        return re;  
      end  
    end  
    return nil

下面是測試代碼：
    public class TestEval {  
        static String host = "localhost";  
        static int honBaoCount = 1_0_0000;  

        static int threadCount = 20;  

        static String hongBaoList = "hongBaoList";  
        static String hongBaoConsumedList = "hongBaoConsumedList";  
        static String hongBaoConsumedMap = "hongBaoConsumedMap";  

        static Random random = new Random();  

    //  -- 函數：嘗試獲得紅包，如果成功，則返回json字符串，如果不成功，則返回空  
    //  -- 參數：紅包隊列名， 已消費的隊列名，去重的Map名，用戶ID  
    //  -- 返回值：nil 或者 json字符串，包含用戶ID：userId，紅包ID：id，紅包金額：money  
        static String tryGetHongBaoScript =   
    //          "local bConsumed = redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]);\n"  
    //          + "print('bConsumed:' ,bConsumed);\n"  
                "if redis.call('hexists', KEYS[3], KEYS[4]) ~= 0 then\n"  
                + "return nil\n"  
                + "else\n"  
                + "local hongBao = redis.call('rpop', KEYS[1]);\n"  
    //          + "print('hongBao:', hongBao);\n"  
                + "if hongBao then\n"  
                + "local x = cjson.decode(hongBao);\n"  
                + "x['userId'] = KEYS[4];\n"  
                + "local re = cjson.encode(x);\n"  
                + "redis.call('hset', KEYS[3], KEYS[4], KEYS[4]);\n"  
                + "redis.call('lpush', KEYS[2], re);\n"  
                + "return re;\n"  
                + "end\n"  
                + "end\n"  
                + "return nil";  
        static StopWatch watch = new StopWatch();  

        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
    //      testEval();  
            generateTestData();  
            testTryGetHongBao();  
        }  

        static public void generateTestData() throws InterruptedException {  
            Jedis jedis = new Jedis(host);  
            jedis.flushAll();  
            final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);  
            for(int i = 0; i < threadCount; ++i) {  
                final int temp = i;  
                Thread thread = new Thread() {  
                    public void run() {  
                        Jedis jedis = new Jedis(host);  
                        int per = honBaoCount/threadCount;  
                        JSONObject object = new JSONObject();  
                        for(int j = temp * per; j < (temp+1) * per; j++) {  
                            object.put("id", j);  
                            object.put("money", j);  
                            jedis.lpush(hongBaoList, object.toJSONString());  
                        }  
                        latch.countDown();  
                    }  
                };  
                thread.start();  
            }  
            latch.await();  
        }  

        static public void testTryGetHongBao() throws InterruptedException {  
            final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);  
            System.err.println("start:" + System.currentTimeMillis()/1000);  
            watch.start();  
            for(int i = 0; i < threadCount; ++i) {  
                final int temp = i;  
                Thread thread = new Thread() {  
                    public void run() {  
                        Jedis jedis = new Jedis(host);  
                        String sha = jedis.scriptLoad(tryGetHongBaoScript);  
                        int j = honBaoCount/threadCount * temp;  
                        while(true) {  
                            Object object = jedis.eval(tryGetHongBaoScript, 4, hongBaoList, hongBaoConsumedList, hongBaoConsumedMap, "" + j);  
                            j++;  
                            if (object != null) {  
    //                          System.out.println("get hongBao:" + object);  
                            }else {  
                                //已經取完了  
                                if(jedis.llen(hongBaoList) == 0)  
                                    break;  
                            }  
                        }  
                        latch.countDown();  
                    }  
                };  
                thread.start();  
            }  

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

            System.err.println("time:" + watch.getTotalTimeSeconds());  
            System.err.println("speed:" + honBaoCount/watch.getTotalTimeSeconds());  
            System.err.println("end:" + System.currentTimeMillis()/1000);  
        }  
    }

測試結果20個線程，每秒可以搶2.5萬個，足以應付絕大部分的搶紅包場景。

如果是真的應付不了，拆分到幾個redis集群里，或者改為批量搶紅包，也足夠應付。

總結：

redis的搶紅包方案，雖然在極端情況下（即redis掛掉）會丟失一秒的數據，但是卻是一個擴展性很強，足以應付高并發的搶紅包方案。

來自：http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/19433779

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