PHP開發中多種方案實現高併發下的搶購、秒殺功能

搶購、秒殺是如今很常見的一個應用場景，主要需要解決的問題有兩個：

1 高併發對數據庫產生的壓力

2 競爭狀態下如何解決庫存的正確減少（"超賣"問題）

對於第一個問題，已經很容易想到用緩存來處理搶購，避免直接操作數據庫，例如使用Redis。

重點在於第二個問題.

常規寫法：

查詢出對應商品的庫存，看是否大於0，然後執行生成訂單等操作，但是在判斷庫存是否大於0處，如果在高併發下就會有問題，導致庫存量出現負數

正確的實現功能流程：

基於redis隊列流程：
1. 管理員根據goods表中的庫存，創建redis商品庫存隊列
2. 客戶端訪問秒殺API
3. web服務器先從redis的商品庫存隊列中查詢剩餘庫存重點內容
4. redis隊列中有剩餘，則在mysql中創建訂單，去庫存，搶購成功
5. redis隊列中沒有剩餘，則提示庫存不足，搶購失敗重點內容
基於mysql事務和排它鎖工作流程：
1：開啓事務
2：查詢庫存，並顯示的設置寫鎖（排他鎖）：SELECT * FROM goods WHERE id = 1 FOR UPDATE
3：生成訂單
4：去庫存，隱示的設置寫鎖（排他鎖）：UPDATE goods SET counts = counts – 1 WHERE id = 1
5：commit，釋放鎖
注意：第二步可以設置共享鎖，不然有可能會造成死鎖。

<?php  
$conn=mysql_connect("localhost","big","123456");    
if(!$conn){    
    echo "connect failed";    
    exit;    
}   
mysql_select_db("big",$conn);   
mysql_query("set names utf8");  
  
$price=10;  
$user_id=1;  
$goods_id=1;  
$sku_id=11;  
$number=1;  
  
//生成唯一訂單  
function build_order_no(){  
    return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);  
}  
//記錄日誌  
function insertLog($event,$type=0){  
    global $conn;  
    $sql="insert into ih_log(event,type)   
    values('$event','$type')";    
    mysql_query($sql,$conn);    
}  
  
//模擬下單操作  
//庫存是否大於0  
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";//解鎖 此時ih_store數據中goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' 的數據被鎖住(注3)，其它事務必須等待此次事務 提交後才能執行  
$rs=mysql_query($sql,$conn);  
$row=mysql_fetch_assoc($rs);  
if($row['number']>0){//高併發下會導致超賣  
    $order_sn=build_order_no();  
    //生成訂單    
    $sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)   
    values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')";    
    $order_rs=mysql_query($sql,$conn);   
      
    //庫存減少  
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";  
    $store_rs=mysql_query($sql,$conn);    
    if(mysql_affected_rows()){    
        insertLog('庫存減少成功');  
    }else{    
        insertLog('庫存減少失敗');  
    }   
}else{  
    insertLog('庫存不夠');  
}  
?>

優化方案1：將庫存字段number字段設爲unsigned，當庫存爲0時，因爲字段不能爲負數，將會返回false

//庫存減少

$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id' and number>0";  
$store_rs=mysql_query($sql,$conn);    
if(mysql_affected_rows()){    
    insertLog('庫存減少成功');  
}

優化方案2：使用MySQL的事務，鎖住操作的行

<?php  
$conn=mysql_connect("localhost","big","123456");    
if(!$conn){    
    echo "connect failed";    
    exit;    
}   
mysql_select_db("big",$conn);   
mysql_query("set names utf8");  
  
$price=10;  
$user_id=1;  
$goods_id=1;  
$sku_id=11;  
$number=1;  
  
//生成唯一訂單號  
function build_order_no(){  
    return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);  
}  
//記錄日誌  
function insertLog($event,$type=0){  
    global $conn;  
    $sql="insert into ih_log(event,type)   
    values('$event','$type')";    
    mysql_query($sql,$conn);    
}  
  
//模擬下單操作  
//庫存是否大於0  
mysql_query("BEGIN");   //開始事務  
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' FOR UPDATE";//此時這條記錄被鎖住,其它事務必須等待此次事務提交後才能執行  
$rs=mysql_query($sql,$conn);  
$row=mysql_fetch_assoc($rs);  
if($row['number']>0){  
    //生成訂單   
    $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')";    
    $order_rs=mysql_query($sql,$conn);   
      
    //庫存減少  
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";  
    $store_rs=mysql_query($sql,$conn);    
    if(mysql_affected_rows()){    
        insertLog('庫存減少成功');  
        mysql_query("COMMIT");//事務提交即解鎖  
    }else{    
        insertLog('庫存減少失敗');  
    }  
}else{  
    insertLog('庫存不夠');  
    mysql_query("ROLLBACK");  
}  
?>

優化方案3：使用非阻塞的文件排他鎖

<?php  
$conn=mysql_connect("localhost","root","123456");    
if(!$conn){    
    echo "connect failed";    
    exit;    
}   
mysql_select_db("big-bak",$conn);   
mysql_query("set names utf8");  
  
$price=10;  
$user_id=1;  
$goods_id=1;  
$sku_id=11;  
$number=1;  
  
//生成唯一訂單號  
function build_order_no(){  
    return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);  
}  
//記錄日誌  
function insertLog($event,$type=0){  
    global $conn;  
    $sql="insert into ih_log(event,type)   
    values('$event','$type')";    
    mysql_query($sql,$conn);    
}  
  
$fp = fopen("lock.txt", "w+");  
if(!flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)){  
    echo "系統繁忙，請稍後再試";  
    return;  
}  
//下單  
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";  
$rs=mysql_query($sql,$conn);  
$row=mysql_fetch_assoc($rs);  
if($row['number']>0){//庫存是否大於0  
    //模擬下單操作   
    $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')";    
    $order_rs=mysql_query($sql,$conn);   
      
    //庫存減少  
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";  
    $store_rs=mysql_query($sql,$conn);    
    if(mysql_affected_rows()){    
        insertLog('庫存減少成功');  
        flock($fp,LOCK_UN);//釋放鎖  
    }else{    
        insertLog('庫存減少失敗');  
    }   
}else{  
    insertLog('庫存不夠');  
}  
fclose($fp);

優化方案4：使用redis隊列，因爲pop操作是原子的，即使有很多用戶同時到達，也是依次執行，推薦使用（mysql事務在高併發下性能下降很厲害，文件鎖的方式也是）

先將商品庫存如隊列

<?php  
$store=1000;  
$redis=new Redis();  
$result=$redis->connect('127.0.0.1',6379);  
$res=$redis->llen('goods_store');  
echo $res;  
$count=$store-$res;  
for($i=0;$i<$count;$i++){  
    $redis->lpush('goods_store',1);  
}  
echo $redis->llen('goods_store');  
?>

搶購邏輯描述

<?php  
$conn=mysql_connect("localhost","big","123456");    
if(!$conn){    
    echo "connect failed";    
    exit;    
}   
mysql_select_db("big",$conn);   
mysql_query("set names utf8");  
  
$price=10;  
$user_id=1;  
$goods_id=1;  
$sku_id=11;  
$number=1;  
  
//生成唯一訂單號  
function build_order_no(){  
    return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);  
}  
//記錄日誌  
function insertLog($event,$type=0){  
    global $conn;  
    $sql="insert into ih_log(event,type)   
    values('$event','$type')";    
    mysql_query($sql,$conn);    
}  
  
//模擬下單操作  
//下單前判斷redis隊列庫存量  
$redis=new Redis();  
$result=$redis->connect('127.0.0.1',6379);  
$count=$redis->lpop('goods_store');  
if(!$count){  
    insertLog('error:no store redis');  
    return;  
}  
  
//生成訂單    
$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')";    
$order_rs=mysql_query($sql,$conn);   
  
//庫存減少  
$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";  
$store_rs=mysql_query($sql,$conn);    
if(mysql_affected_rows()){    
    insertLog('庫存減少成功');  
}else{    
    insertLog('庫存減少失敗');  
}

模擬5000高併發測試

webbench -c 5000 -t 60 http://192.168.1.198/big/index.php
ab -r -n 6000 -c 5000  http://192.168.1.198/big/index.php

上述只是簡單模擬高併發下的搶購，真實場景要比這複雜很多，很多注意的地方

如搶購頁面做成靜態的，通過ajax調用接口

再如上面的會導致一個用戶搶多個，思路：

需要一個排隊隊列和搶購結果隊列及庫存隊列。高併發情況，先將用戶進入排隊隊列，用一個線程循環處理從排隊隊列取出一個用戶，判斷用戶是否已在搶購結果隊列，如果在，則已搶購，否則未搶購，庫存減1，寫數據庫，將用戶入結果隊列。

測試數據表

--  
-- 數據庫: `big`  
--  
  
-- --------------------------------------------------------  
  
--  
-- 表的結構 `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 ;  
    
--  
-- 轉存表中的數據 `ih_goods`  
--  
INSERT INTO `ih_goods` (`goods_id`, `cat_id`, `goods_name`) VALUES  
(1, 0, '小米手機');  
  
-- --------------------------------------------------------  
  
--  
-- 表的結構 `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 ;  
  
--  
-- 轉存表中的數據 `ih_log`  
--  
  
  
-- --------------------------------------------------------  
  
--  
-- 表的結構 `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='訂單表' AUTO_INCREMENT=1 ;  
  
--  
-- 轉存表中的數據 `ih_order`  
--  
  
  
-- --------------------------------------------------------  
  
--  
-- 表的結構 `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 '虛擬庫存',  
  PRIMARY KEY (`id`)  
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='庫存' AUTO_INCREMENT=2 ;  
  
--  
-- 轉存表中的數據 `ih_store`  
--  
  
INSERT INTO `ih_store` (`id`, `goods_id`, `sku_id`, `number`, `freez`) VALUES  
(1, 1, 11, 500, 0);

PHP開發中多種方案實現高併發下的搶購、秒殺功能

測試數據表

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sql語句where條件的數組形式寫法

PHP設計模式六大原則詳細講解

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