乐视秒杀：每秒十万笔交易的数据架构解读

随着乐视硬件抢购的不断升级，乐视集团支付面临的请求压力百倍乃至千倍的暴增。作为商品购买的最后一环，保证用户快速稳定地完成支付尤为重要。所以在2015年11月，我们对整个支付系统进行了全面的架构升级，使之具备了每秒稳定处理10万订单的能力。为乐视生态各种形式的抢购秒杀活动提供了强有力的支撑。

一. 分库分表

在redis，memcached等缓存系统盛行的互联网时代，构建一个支撑每秒十万只读的系统并不复杂，无非是通过一致性哈希扩展缓存节点，水平扩展web服务器等。支付系统要处理每秒十万笔订单，需要的是每秒数十万的数据库更新操作（insert加update），这在任何一个独立数据库上都是不可能完成的任务，所以我们首先要做的是对订单表（简称order）进行分库与分表。

在进行数据库操作时，一般都会有用户ID（简称uid）字段，所以我们选择以uid进行分库分表。

分库策略我们选择了“二叉树分库”，所谓“二叉树分库”指的是：我们在进行数据库扩容时，都是以2的倍数进行扩容。比如：1台扩容到2台，2台扩容到4台，4台扩容到8台，以此类推。这种分库方式的好处是，我们在进行扩容时，只需DBA进行表级的数据同步，而不需要自己写脚本进行行级数据同步。

光是有分库是不够的，经过持续压力测试我们发现，在同一数据库中，对多个表进行并发更新的效率要远远大于对一个表进行并发更新，所以我们在每个分库中都将order表拆分成10份：order_0，order_1，....，order_9。

最后我们把order表放在了8个分库中（编号1到8，分别对应DB1到DB8），每个分库中10个分表（编号0到9，分别对应order_0到order_9），部署结构如下图所示：



根据uid计算数据库编号：

数据库编号 = (uid / 10) % 8 + 1

根据uid计算表编号：

表编号 = uid % 10

当uid=9527时，根据上面的算法，其实是把uid分成了两部分952和7，其中952模8加1等于1为数据库编号，而7则为表编号。所以uid=9527的订单信息需要去DB1库中的order_7表查找。具体算法流程也可参见下图：



有了分库分表的结构与算法最后就是寻找分库分表的实现工具，目前市面上约有两种类型的分库分表工具：

1.客户端分库分表，在客户端完成分库分表操作，直连数据库

2.使用分库分表中间件，客户端连分库分表中间件，由中间件完成分

库分表操作

这两种类型的工具市面上都有，这里不一一列举，总的来看这两类工具各有利弊。客户端分库分表由于直连数据库，所以性能比使用分库分表中间件高15%到20%。而使用分库分表中间件由于进行了统一的中间件管理，将分库分表操作和客户端隔离，模块划分更加清晰，便于DBA进行统一管理。

我们选择的是在客户端分库分表，因为我们自己开发并开源了一套数据层访问框架，它的代号叫“芒果”，芒果框架原生支持分库分表功能，并且配置起来非常简单。

芒果主页：mango.jfaster.org

芒果源码：github.com/jfaster/mango

二.订单ID

订单系统的ID必须具有全局唯一的特征，最简单的方式是利用数据库的序列，每操作一次就能获得一个全局唯一的自增ID，如果要支持每秒处理10万订单，那每秒将至少需要生成10万个订单ID，通过数据库生成自增ID显然无法完成上述要求。所以我们只能通过内存计算获得全局唯一的订单ID。

JAVA领域最著名的唯一ID应该算是UUID了，不过UUID太长而且包含字母，不适合作为订单ID。通过反复比较与筛选，我们借鉴了Twitter的Snowflake算法，实现了全局唯一ID。下面是订单ID的简化结构图：



上图分为3个部分：

1

时间戳

这里时间戳的粒度是毫秒级，生成订单ID时，使用System.currentTimeMillis()作为时间戳

2

机器号

每个订单服务器都将被分配一个唯一的编号，生成订单ID时，直接使用该唯一编号作为机器号即可。

3

自增序号

当在同一服务器的同一毫秒中有多个生成订单ID的请求时，会在当前毫秒下自增此序号，下一个毫秒此序号继续从0开始。比如在同一服务器同一毫秒有3个生成订单ID的请求，这3个订单ID的自增序号部分将分别是0，1，2。

上面3个部分组合，我们就能快速生成全局唯一的订单ID。不过光全局唯一还不够，很多时候我们会只根据订单ID直接查询订单信息，这时由于没有uid，我们不知道去哪个分库的分表中查询，遍历所有的库的所有表？这显然不行。所以我们需要将分库分表的信息添加到订单ID上，下面是带分库分表信息的订单ID简化结构图：



我们在生成的全局订单ID头部添加了分库与分表的信息，这样只根据订单

ID，我们也能快速的查询到对应的订单信息。

分库分表信息具体包含哪些内容？第一部分有讨论到，我们将订单表按uid维度拆分成了8个数据库，每个数据库10张表，最简单的分库分表信息只需一个长度为2的字符串即可存储，第1位存数据库编号，取值范围1到8，第2位存表编号，取值范围0到9。

还是按照第一部分根据uid计算数据库编号和表编号的算法，当uid＝9527时，分库信息＝1，分表信息＝7，将他们进行组合，两位的分库分表信息即为"17"。具体算法流程参见下图：



上述使用表编号作为分表信息没有任何问题，但使用数据库编号作为分库信息却存在隐患，考虑未来的扩容需求，我们需要将8库扩容到16库，这时取值范围1到8的分库信息将无法支撑1到16的分库场景，分库路由将无法正确完成，我们将上诉问题简称为分库信息精度丢失。

为解决分库信息精度丢失问题，我们需要对分库信息精度进行冗余，即我们现在保存的分库信息要支持以后的扩容。这里我们假设最终我们会扩容到64台数据库，所以新的分库信息算法为：

分库信息 = (uid / 10) % 64 + 1

当uid＝9527时，根据新的算法，分库信息=57，这里的57并不是真正数据库的编号，它冗余了最后扩展到64台数据库的分库信息精度。我们当前只有8台数据库，实际数据库编号还需根据下面的公式进行计算：

实际数据库编号 = (分库信息 - 1) % 8 + 1

当uid＝9527时，分库信息＝57，实际数据库编号＝1，分库分表信息="577"。

由于我们选择模64来保存精度冗余后的分库信息，保存分库信息的长度由1变为了2，最后的分库分表信息的长度为3。具体算法流程也可参见下图：



如上图所示，在计算分库信息的时候采用了模64的方式冗余了分库信息精度，这样当我们的系统以后需要扩容到16库，32库，64库都不会再有问题。

上面的订单ID结构已经能很好的满足我们当前与之后的扩容需求，但考虑到业务的不确定性，我们在订单ID的最前方加了1位用于标识订单ID的版本，这个版本号属于冗余数据，目前并没有用到。下面是最终订单ID简化结构图：



Snowflake算法：github.com/twitter/snowflake

三. 最终一致性

到目前为止，我们通过对order表uid维度的分库分表，实现了order表的超高并发写入与更新，并能通过uid和订单ID查询订单信息。但作为一个开放的集团支付系统，我们还需要通过业务线ID（又称商户ID，简称bid）来查询订单信息，所以我们引入了bid维度的order表集群，将uid维度的order表集群冗余一份到bid维度的order表集群中，要根据bid查询订单信息时，只需查bid维度的order表集群即可。

上面的方案虽然简单，但保持两个order表集群的数据一致性是…………

由于附件上传及字数限制，部分图片、内容无法显示，全文详情请见：

http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzI5ODI3NzY2MA==&mid=100000310&idx=2&sn=e76905780e6e02f971a0171576b9ac69#rd

欢迎大家一起交流。

扫描以下二维码，获取更多更精美文章！(扫码有意向不到的惊喜的哦！！）



关注我们微信订阅号（ uniguytech100） 与服务号（uniguytech），获取更多更精美文章！

也欢迎加入【大家技术网讨论QQ群】，群号码：256175955，请备注你个人的介绍！让我们一起聊聊it的那些事！