高并发下，php与redis实现的抢购、秒杀功能

抢购、秒杀是如今很常见的一个应用场景，主要需要解决的问题有两个：

1 高并发对数据库产生的压力

2 竞争状态下如何解决库存的正确减少（"超卖"问题）

对于第一个问题，已经很容易想到用缓存来处理抢购，避免直接操作数据库，例如使用Redis。

重点在于第二个问题

常规写法：

查询出对应商品的库存，看是否大于0，然后执行生成订单等操作，但是在判断库存是否大于0处，如果在高并发下就会有问题，导致库存量出现负数

<?php
$conn=mysqli_connect("localhost","root","");
if(!$conn){
echo "connect failed";
exit;
}
mysqli_select_db($conn,"ceshi");
mysqli_query($conn,"set names utf8");

$price=10;
$user_id=1;
$goods_id=1;
$sku_id=11;
$number=1;

//生成唯一订单
function build_order_no(){
return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
}
//记录日志
function insertLog($event,$type=0){
global $conn;
$sql="insert into ih_log(event,type)
values('$event','$type')";
mysqli_query($conn,$sql);
}

//模拟下单操作
//库存是否大于0
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";//解锁 此时ih_store数据中goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' 的数据被锁住(注3)，其它事务必须等待此次事务 提交后才能执行
$rs=mysqli_query($conn,$sql);
$row=mysqli_fetch_assoc($rs);
if($row['number']>0){//高并发下会导致超卖
$order_sn=build_order_no();
//生成订单
$sql="insert into ih_order(order_sn,user_id,goods_id,sku_id,price)
values('$order_sn','$user_id','$goods_id','$sku_id','$price')";
$order_rs=mysqli_query($conn,$sql);

//库存减少
$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
$store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
if(mysqli_affected_rows($conn)){
insertLog('库存减少成功');
}else{
insertLog('库存减少失败');
}
}else{
insertLog('库存不够');
}
?>

优化方案1：将库存字段number字段设为unsigned，当库存为0时，因为字段不能为负数，将会返回false

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

优化方案2：使用MySQL的事务，锁住操作的行

<?php
$conn=mysqli_connect("localhost","root","");
if(!$conn){
    echo "connect failed";
    exit;
}
mysqli_select_db($conn,"ceshi");
mysqli_query($conn,"set names utf8");

$price=10;
$user_id=1;
$goods_id=1;
$sku_id=11;
$number=1;

//生成唯一订单号
function build_order_no(){
  return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
}
//记录日志
function insertLog($event,$type=0){
    global $conn;
    $sql="insert into ih_log(event,type)
    values('$event','$type')";
    mysqli_query($conn,$sql);
}

//模拟下单操作
//库存是否大于0
mysqli_query($conn,"BEGIN");   //开始事务
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id' FOR UPDATE";//此时这条记录被锁住,其它事务必须等待此次事务提交后才能执行
$rs=mysqli_query($conn,$sql);
$row=mysqli_fetch_assoc($rs);
if($row['number']>0){
    //生成订单
    $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')";
    $order_rs=mysqli_query($conn,$sql); 

    //库存减少
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
    $store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
    if(mysqli_affected_rows($conn)){
        insertLog('库存减少成功');
        mysqli_query($conn,"COMMIT");//事务提交即解锁
    }else{
        insertLog('库存减少失败');
    }
}else{
    insertLog('库存不够');
    mysqli_query($conn,"ROLLBACK");
}
?>

优化方案3：使用非阻塞的文件排他锁

<?php
$conn=mysqli_connect("localhost","root","");
if(!$conn){
    echo "connect failed";
    exit;
}
mysqli_select_db($conn,"ceshi");
mysqli_query($conn,"set names utf8");

$price=10;
$user_id=1;
$goods_id=1;
$sku_id=11;
$number=1;

//生成唯一订单号
function build_order_no(){
  return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
}
//记录日志
function insertLog($event,$type=0){
    global $conn;
    $sql="insert into ih_log(event,type)
    values('$event','$type')";
    mysqli_query($conn,$sql);
}

$fp = fopen("lock.txt", "w+");
if(!flock($fp,LOCK_EX | LOCK_NB)){
    echo "系统繁忙，请稍后再试";
    return;
}
//下单
$sql="select number from ih_store where goods_id='$goods_id' and sku_id='$sku_id'";
$rs=mysqli_query($conn,$sql);
$row=mysqli_fetch_assoc($rs);
if($row['number']>0){//库存是否大于0
    //模拟下单操作
    $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')";
    $order_rs=mysqli_query($conn,$sql); 

    //库存减少
    $sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
    $store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
    if(mysqli_affected_rows($conn)){
        insertLog('库存减少成功');
        flock($fp,LOCK_UN);//释放锁
    }else{
        insertLog('库存减少失败');
    }
}else{
    insertLog('库存不够');
}
fclose($fp);

优化方案4：使用redis队列，因为pop操作是原子的，即使有很多用户同时到达，也是依次执行，推荐使用（mysql事务在高并发下性能下降很厉害，文件锁的方式也是）

先将商品库存如队列

<?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');
?>

抢购、描述逻辑

<?php
$conn=mysqli_connect("localhost","root","");
if(!$conn){
    echo "connect failed";
    exit;
}
mysqli_select_db($conn,"ceshi");
mysqli_query($conn,"set names utf8");

$price=10;
$user_id=1;
$goods_id=1;
$sku_id=11;
$number=1;

//生成唯一订单号
function build_order_no(){
  return date('ymd').substr(implode(NULL, array_map('ord', str_split(substr(uniqid(), 7, 13), 1))), 0, 8);
}
//记录日志
function insertLog($event,$type=0){
    global $conn;
    $sql="insert into ih_log(event,type)
    values('$event','$type')";
    mysqli_query($conn,$sql);
}

//模拟下单操作
//下单前判断redis队列库存量
$redis=new Redis();
$result=$redis->connect('127.0.0.1',6379);
$count=$redis->lpop('goods_store');
if(!$count){
    insertLog('error:no store redis');
    return;
}

//生成订单
$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')";
$order_rs=mysqli_query($conn,$sql); 

//库存减少
$sql="update ih_store set number=number-{$number} where sku_id='$sku_id'";
$store_rs=mysqli_query($conn,$sql);
if(mysqli_affected_rows()){
    insertLog('库存减少成功');
}else{
    insertLog('库存减少失败');
}

模拟5000高并发测试

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

上述只是简单模拟高并发下的抢购，真实场景要比这复杂很多，很多注意的地方

如抢购页面做成静态的，通过ajax调用接口

再如上面的会导致一个用户抢多个，思路：

需要一个排队队列和抢购结果队列及库存队列。高并发情况，先将用户进入排队队列，用一个线程循环处理从排队队列取出一个用户，判断用户是否已在抢购结果队列，如果在，则已抢购，否则未抢购，库存减1，写数据库，将用户入结果队列。

测试数据表

--
-- 数据库: `big`
--

-- --------------------------------------------------------

--
-- 表的结构 `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 ;

--
-- 转存表中的数据 `ih_goods`
--

INSERT INTO `ih_goods` (`goods_id`, `cat_id`, `goods_name`) VALUES
(1, 0, '小米手机');

-- --------------------------------------------------------

--
-- 表的结构 `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 ;

--
-- 转存表中的数据 `ih_log`
--

-- --------------------------------------------------------

--
-- 表的结构 `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='订单表' AUTO_INCREMENT=1 ;

--
-- 转存表中的数据 `ih_order`
--

-- --------------------------------------------------------

--
-- 表的结构 `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 '虚拟库存',
 PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='库存' AUTO_INCREMENT=2 ;

--
-- 转存表中的数据 `ih_store`
--

INSERT INTO `ih_store` (`id`, `goods_id`, `sku_id`, `number`, `freez`) VALUES
(1, 1, 11, 500, 0);