详解利用redis + lua解决抢红包高并发的问题
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。生成算法见另一篇文章:https://www.nhooo.com/article/98620.htm
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:
--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 --参数:红包队列名,已消费的队列名,去重的Map名,用户ID --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 --如果用户已抢过红包,则返回nil ifrediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4])~=0then returnnil else --先取出一个小红包 localhongBao=rediscall('rpop',KEYS[1]); ifhongBaothen localx=cjsondecode(hongBao); --加入用户ID信息 x['userId']=KEYS[4]; localre=cjsonencode(x); --把用户ID放到去重的set里 rediscall('hset',KEYS[3],KEYS[4],KEYS[4]); --把红包放到已消费队列里 rediscall('lpush',KEYS[2],re); returnre; end end returnnil
下面是测试代码:
publicclassTestEval{ staticStringhost="localhost"; staticinthonBaoCount=1_0_0000; staticintthreadCount=20; staticStringhongBaoList="hongBaoList"; staticStringhongBaoConsumedList="hongBaoConsumedList"; staticStringhongBaoConsumedMap="hongBaoConsumedMap"; staticRandomrandom=newRandom(); //--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 //--参数:红包队列名,已消费的队列名,去重的Map名,用户ID //--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 staticStringtryGetHongBaoScript= //"localbConsumed=rediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4]);\n" //+"print('bConsumed:',bConsumed);\n" "ifrediscall('hexists',KEYS[3],KEYS[4])~=0then\n" +"returnnil\n" +"else\n" +"localhongBao=rediscall('rpop',KEYS[1]);\n" //+"print('hongBao:',hongBao);\n" +"ifhongBaothen\n" +"localx=cjsondecode(hongBao);\n" +"x['userId']=KEYS[4];\n" +"localre=cjsonencode(x);\n" +"rediscall('hset',KEYS[3],KEYS[4],KEYS[4]);\n" +"rediscall('lpush',KEYS[2],re);\n" +"returnre;\n" +"end\n" +"end\n" +"returnnil"; staticStopWatchwatch=newStopWatch(); publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ //testEval(); generateTestData(); testTryGetHongBao(); } staticpublicvoidgenerateTestData()throwsInterruptedException{ Jedisjedis=newJedis(host); jedisflushAll(); finalCountDownLatchlatch=newCountDownLatch(threadCount); for(inti=0;i<threadCount;++i){ finalinttemp=i; Threadthread=newThread(){ publicvoidrun(){ Jedisjedis=newJedis(host); intper=honBaoCount/threadCount; JSONObjectobject=newJSONObject(); for(intj=temp*per;j<(temp+1)*per;j++){ objectput("id",j); objectput("money",j); jedislpush(hongBaoList,objecttoJSONString()); } latchcountDown(); } }; threadstart(); } latchawait(); } staticpublicvoidtestTryGetHongBao()throwsInterruptedException{ finalCountDownLatchlatch=newCountDownLatch(threadCount); Systemerrprintln("start:"+SystemcurrentTimeMillis()/1000); watchstart(); for(inti=0;i<threadCount;++i){ finalinttemp=i; Threadthread=newThread(){ publicvoidrun(){ Jedisjedis=newJedis(host); Stringsha=jedisscriptLoad(tryGetHongBaoScript); intj=honBaoCount/threadCount*temp; while(true){ Objectobject=jediseval(tryGetHongBaoScript,4,hongBaoList,hongBaoConsumedList,hongBaoConsumedMap,""+j); j++; if(object!=null){ //Systemoutprintln("gethongBao:"+object); }else{ //已经取完了 if(jedisllen(hongBaoList)==0) break; } } latchcountDown(); } }; threadstart(); } latchawait(); watchstop(); Systemerrprintln("time:"+watchgetTotalTimeSeconds()); Systemerrprintln("speed:"+honBaoCount/watchgetTotalTimeSeconds()); Systemerrprintln("end:"+SystemcurrentTimeMillis()/1000); } }
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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