利用redis + lua解决抢红包高并发的问题

ゝ一世哀愁。 2022-06-14 06:18 158阅读 0赞

## 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。

淘宝的专家丁奇有个文章有写到淘宝是如何应对秒杀的：《秒杀场景下[MySQL][]的低效–原因和改进》

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

## 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][MySQL]里，红包对应的用户ID是null。生成[算法][Link 1]见另一篇blog：http://blog.csdn[.NET][]/hengyunabc/article/details/19177877

2.每个大红包对应两个[redis][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：

**\[plain\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

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

下面是测试代码：

**\[java\]**  [view plain][]   [copy][view plain]

1.  **public** **class** TestEval \{  
2.      **static** String host = "localhost";  
3.      **static** **int** honBaoCount = 1\_0\_0000;  
4.        
5.      **static** **int** threadCount = 20;  
6.        
7.      **static** String hongBaoList = "hongBaoList";  
8.      **static** String hongBaoConsumedList = "hongBaoConsumedList";  
9.      **static** String hongBaoConsumedMap = "hongBaoConsumedMap";  
10.       
11.     **static** Random random = **new** Random();  
12.       
13. //  -- 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  
14. //  -- 参数：红包队列名， 已消费的队列名，去重的Map名，用户ID  
15. //  -- 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  
16.     **static** String tryGetHongBaoScript =   
17. //          "local bConsumed = redis.call('hexists', KEYS\[3\], KEYS\[4\]);\\n"  
18. //          + "print('bConsumed:' ,bConsumed);\\n"  
19.             "if redis.call('hexists', KEYS\[3\], KEYS\[4\]) ~= 0 then\\n"  
20.             + "return nil\\n"  
21.             + "else\\n"  
22.             + "local hongBao = redis.call('rpop', KEYS\[1\]);\\n"  
23. //          + "print('hongBao:', hongBao);\\n"  
24.             + "if hongBao then\\n"  
25.             + "local x = cjson.decode(hongBao);\\n"  
26.             + "x\['userId'\] = KEYS\[4\];\\n"  
27.             + "local re = cjson.encode(x);\\n"  
28.             + "redis.call('hset', KEYS\[3\], KEYS\[4\], KEYS\[4\]);\\n"  
29.             + "redis.call('lpush', KEYS\[2\], re);\\n"  
30.             + "return re;\\n"  
31.             + "end\\n"  
32.             + "end\\n"  
33.             + "return nil";  
34.     **static** StopWatch watch = **new** StopWatch();  
35.       
36.     **public** **static** **void** main(String\[\] args) **throws** InterruptedException \{  
37. //      testEval();  
38.         generateTestData();  
39.         testTryGetHongBao();  
40.     \}  
41.       
42.     **static** **public** **void** generateTestData() **throws** InterruptedException \{  
43.         Jedis jedis = **new** Jedis(host);  
44.         jedis.flushAll();  
45.         **final** CountDownLatch latch = **new** CountDownLatch(threadCount);  
46.         **for**(**int** i = 0; i < threadCount; ++i) \{  
47.             **final** **int** temp = i;  
48.             Thread thread = **new** Thread() \{  
49.                 **public** **void** run() \{  
50.                     Jedis jedis = **new** Jedis(host);  
51.                     **int** per = honBaoCount/threadCount;  
52.                     JSONObject object = **new** JSONObject();  
53.                     **for**(**int** j = temp \* per; j < (temp+1) \* per; j++) \{  
54.                         object.put("id", j);  
55.                         object.put("money", j);  
56.                         jedis.lpush(hongBaoList, object.toJSONString());  
57.                     \}  
58.                     latch.countDown();  
59.                 \}  
60.             \};  
61.             thread.start();  
62.         \}  
63.         latch.await();  
64.     \}  
65.       
66.     **static** **public** **void** testTryGetHongBao() **throws** InterruptedException \{  
67.         **final** CountDownLatch latch = **new** CountDownLatch(threadCount);  
68.         System.err.println("start:" + System.currentTimeMillis()/1000);  
69.         watch.start();  
70.         **for**(**int** i = 0; i < threadCount; ++i) \{  
71.             **final** **int** temp = i;  
72.             Thread thread = **new** Thread() \{  
73.                 **public** **void** run() \{  
74.                     Jedis jedis = **new** Jedis(host);  
75.                     String sha = jedis.scriptLoad(tryGetHongBaoScript);  
76.                     **int** j = honBaoCount/threadCount \* temp;  
77.                     **while**(**true**) \{  
78.                         Object object = jedis.eval(tryGetHongBaoScript, 4, hongBaoList, hongBaoConsumedList, hongBaoConsumedMap, "" + j);  
79.                         j++;  
80.                         **if** (object != **null**) \{  
81. //                          System.out.println("get hongBao:" + object);  
82.                         \}**else** \{  
83.                             //已经取完了  
84.                             **if**(jedis.llen(hongBaoList) == 0)  
85.                                 **break**;  
86.                         \}  
87.                     \}  
88.                     latch.countDown();  
89.                 \}  
90.             \};  
91.             thread.start();  
92.         \}  
93.           
94.         latch.await();  
95.         watch.stop();  
96.           
97.         System.err.println("time:" + watch.getTotalTimeSeconds());  
98.         System.err.println("speed:" + honBaoCount/watch.getTotalTimeSeconds());  
99.         System.err.println("end:" + System.currentTimeMillis()/1000);  
100.     \}  
101. \}

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。

[MySQL]: http://lib.csdn.net/base/mysql
[Redis]: http://lib.csdn.net/base/redis
[Link 1]: http://lib.csdn.net/base/datastructure
[.NET]: http://lib.csdn.net/base/dotnet
[view plain]: http://blog.csdn.net/hengyunabc/article/details/19433779/#