库存系统设计--tony技术网站

概述

　　库存是一个复杂度很高的核心系统，提供前端实时查询的能力和后端的商品扣减，还要处理订单取消问题。这对库存系统的准确性和可靠性提出了很高的要求，在各种场景下能保证数据的准确，在遇到突发流量时能保证高可用，除此之外，还需要提供熔断和降级的能力，保证在极端情况下不拖垮主站。

技术架构

DUBBO是一款非常优秀的 RPC 层框架，提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。
RocketMQ是一款低延迟、高可靠、可伸缩、易于使用的消息中间件。
Redisson是架设在Redis基础上的一个Java驻内存数据网格。
Redis单线程的高速缓存数据库，支持持久化、事务，通过哨兵和自动分区提供高可用。
Druid阿里的开源软件，专为监控而生的数据库连接池。
Mybatis是一款优秀的持久层框架，它支持定制化 SQL、存储过程以及高级映射。
MySQL关系型数据库系统。

库存扣减

　　为简化库存系统，库存系统之上建立交易系统和订单管理系统，库存只负责管理商品扣减。

1. 何时扣减

　　库存扣减一般有三个时机：

加购物车时扣减。商品加入购物车，并不能说明用户确实要购买，实际转化率并不高，假如此时扣库存，会导致库存被占用而无法释放，影响正常销售。
提交订单时扣减。用户下单后还有一个支付操作，如果用户仅仅下单而不进行支付，这部分库存将会被无效占用，影响正常销售。这里可以做一个支付时限，如果超过时限未支付，订单将被取消，预占得库存被返还。
支付时扣减。用户进行支付，说明交易即将完成，这部分是必须要留住的订单和用户，如果此时扣库存，出现库存不足导致用户支付失败会严重影响用户体验。

　　目前为提高库存效率和用户体验，系统采用提交订单扣库存的策略。这也是大部分电商平台采用的扣减策略。

2. 如何扣减

　　库存扣减需要应对主要问题是高并发问题、重复扣减问题（超卖）。　　
　　上游系统需要配合库存系统做好扩容、限流保护、隔离（业务隔离、数据隔离，以及系统隔离）、动静分离等措施，通过漏斗模型逐层减少用户流量，避免流量高峰对库存系统的冲击，必要时采用熔断进行降级（比如查询库存时直接返回有库存）。
　　系统采用Redission+Redis解决高并发问题，Redis是内存数据库性能相对较高，本身支持事务操作,使用Redisson的Rbatch保证事务性，扣减操作包含query和done，两个动作属于一个事务，且done操作保证幂等。
　重复扣刷减最常出现的包括用户误操作、黄牛绕过前端进行单、交易系统重试操作：

用户误操作，前端购物车在用户提交订单后将购物车数据删除，无法继续提交。
黄牛绕过前段刷单，前端必须经过交易系统通过RPC调用库存系统，在交易系统中通过风控、调用次数限制、订单令牌等方法限制重复提交订单。
交易系统重试问题，库存系统通过限制一个订单只能进行一次事务性的库存扣减操作，防止交易系统重试导致的重复扣减。
　　还有重要的一点是记录库存扣减日志，在库存回滚时使用。

3. 如何回滚

　　用户取消订单、用户退货、异常订单流程都会触发库存回滚操作。
　　为每一个订单设定一个唯一编号，并且按照编号记录库存操作流日志，在需要做库存回滚时依据唯一编号进行库存的返还，回滚操作需要根据编号保证事务性和幂等性。
　　库存的返还采用同步回滚+异步重试机制，用户取消订单和异常订单的回滚操作首先进行订单的同步逆向操作，在库存返还时如果失败，将唯一编号记录下来，通过异步定时任务进行返还。
　　用户退货往往涉及到实物商品的退库，因此发起方是订单管理系统，当实物商品完成退库后，订单管理系统将发送MQ消息，库存系统通过订阅消息进行库存返还。
　　尽管同步回滚+异步重试已经足够保证库存的正确回滚，但是为万无一失，还需要增加一个数据健康度的自我检查能力，超时超次未完成回滚的库存数据需要人工干预。

数据库

1.Redis

　　由于Redis的读写能力远胜于任何关系型数据库，因此在Redis中保存商品库存数据并完成扣减操作。
　　使用Redis的以下特性保证库存系统的高并发和高可用：

分库分表，因垂直电商业务特点且主站秒杀和抢购并不在主站中，因此为简化逻辑按照SKU维度采用HASH算法进行分库的策略。当然在极端情况下可以对每个SKU继续进行库存拆分，拆分成二级SKU，目前秒杀业务就是采用这种策略。
读写分离，采用Master/Slave模式，其中Master提供写操作，Slave提供读操作，降低Master的压力，提供高速读写操作。
主从+哨兵模式，为保证Redis的可靠性，启用Redis的主从模式和哨兵模式。部署Sentinel集群+Master/Slave集群，实现Master故障的自动发现和切换。
持久化，启用AOF实时持久化功能，保障数据的秒级备份。

2.MySQL

　　用于记录操作日志和扣减日志。
　　为提高读写性能采用主从模式和读写分离模式，最初MySQL还承担着库存数据的批量落盘功能，随着Redis库存方式的长时间稳定运行，库存逐渐完全转移到Redis上，MySQL仅仅承担着记录操作日志和扣减日志的功能。

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