万级并发!电商库存扣减如何设计,如何做到不超卖?

本文探讨了电商库存扣减的关键技术点,包括数据库扣减方案、纯缓存扣减方案和基于分库分表的扣减方案。强调了并发控制、数据一致性以及在高并发场景下的性能优化。数据库方案利用乐观锁和事务保证数据安全,纯缓存方案通过Redis的原子性操作提升性能,而分库分表则通过水平拆分缓解单库压力。

 

前言:

随着中国消费认知的不断升级,网购走近千家万户,越来越被人们所接受。淘宝、唯品会、考拉、京东、拼多多等逐渐成为我们生活的重要组成部分。

除了常规的购物下单外,这些电商平台还经常搞一些双十一活动,秒杀、大促、限时购,各种营销玩法,层出不穷! 今天就来跟大家聊一聊电商技术里的库存扣减。

 

当有很多人同时在买一件商品时(假设库存充足),每个人几乎同时下单成功,给人一种并行的感觉。但真实情况, 库存只是一个数值,无论是存在mysql数据库还是redis缓存,减值时都要控制顺序,只能串行来扣减,当然为了保证安全性,会设计一些锁控制操作。

palm_tree: 库存扣减关键技术点

  • 同一个SKU,库存数量是共享
  • 剩余库存要大于等于本次扣减的数量,否则会出现 超卖 现象,引发资损
  • 对同一个数量多用户并发扣减时,要注意并发安全,保证数据的一致性
  • 类似于秒杀这样高QPS的扣减场景,要保证性能与高可用
  • 对于购物车下单场景,多个商品库存批量扣减,要保证事务
  • 如果有 交易退款 ,保证库存扣减可以返还
    • 返还的数据总量不能大于扣减的总量
    • 返还要保证幂等
    • 可以分多次返还

palm_tree: 数据库扣减方案

主要是依赖数据库特性来保证扣减的一致性,逻辑简单,开发部署成本很低。

依赖的数据库特性:

  • 依赖数据库的乐观锁(比如:版本号或者库存数量)保证数据并发扣减的强一致性
  • 借助事务特性,针对购物车下单批量扣减时,部分扣减失败,数据回滚

 

最上面会查询当前的剩余库存(可能不准确,但没关系,这里只是第一步粗略校验),前置校验,如果已经没有库存,前置拦截生效,减少对数据库的写操作。毕竟读操作不涉及加锁,并发性能高。数据库包含两张表:库存表、流水表。

1、库存表

字段

说明

sku_id

<think> 嗯,用户这次专门询问电商库存机制的设计方法,看来ta对这个技术痛点非常关注。结合之前的对话,用户已经接触过事务消息、Redis集群等概念,这次需要更系统性的解决方案。 从引用内容看,用户提供的资料主要聚焦在三个层面:分布式锁的应用、数据库事务控制、以及队列处理的局限性。这正好对应着电商库存管理的核心矛盾——既要保证数据一致性,又要支撑高并发。 用户可能正在设计电商系统,遇到了秒杀场景下的问题。ta的提问非常精准,说明有一定技术基础,但需要更落地的实施方案。特别是引用[3]提到的队列内存撑爆问题,暗示用户关心大规模流量下的稳定性。 在构建回答时,需要覆盖这些技术层次: 第一层是数据库事务保障,这是基础安全网; 第二层引入缓存层预扣减,应对瞬时高并发; 第三层用异步队列解耦,避免同步阻塞; 最后通过补偿机制保证最终一致性。 特别注意要解释清楚“预扣库存”和“真实扣减”的时序关系,这是用户最容易困惑的点。引用[2]提到的支付成功后才扣真实库存很关键,但需要补充支付时后的回滚逻辑。 对于技术选型,要强调Redis+lua的原子性优势,同时提醒用户注意热点Key问题——这是很多团队踩过的坑。在队列方案中,RocketMQ的事务消息比纯内存队列更可靠,这点可以结合之前的项目经验说明。 用户可能还会关心监控指标,比如如何发现潜在风险,所以在TCC方案里特意加入了状态监控建议。最后的相关问题设计成阶梯式,从基础实现延伸到容灾设计,帮助用户建立完整知识链。 </think> 以下是电商系统库存机制的核心设计方法及技术实现方案,综合引用内容并分层说明: --- ### 一、基础防护层:数据库事务控制 1. **悲观锁机制** ```sql BEGIN TRANSACTION; SELECT stock FROM items WHERE item_id=1001 FOR UPDATE; -- 加行锁 UPDATE items SET stock = stock - 1 WHERE item_id=1001 AND stock > 0; COMMIT; ``` - **优势**:利用数据库行锁保证原子性 - **局限**:高并发下大量请求阻塞,可能拖垮数据库[^3] 2. **乐观锁机制** ```sql UPDATE items SET stock = stock - 1, version = version + 1 WHERE item_id=1001 AND stock > 0 AND version = #{current_version} -- 提交时校验版本号 ``` - **优势**:避免长事务阻塞,通过版本号冲突检测实现轻量控制 - **适用场景**:中低并发商品(如普通商品详情页) --- ### 二、高并发层:缓存与异步化 1. **Redis预扣库存** ```lua -- Lua脚本保证原子性 local key = "item:1001:stock" local order_qty = tonumber(ARGV[1]) if redis.call("GET", key) >= order_qty then redis.call("DECRBY", key, order_qty) return 1 -- 预扣成功 else return 0 -- 库存足 end ``` - **流程**: ```mermaid graph LR A[用户下单] --> B{Redis库存检查} B -->|充足| C[预扣库存] C --> D[生成订单ID] D --> E[写入订单队列] E --> F[异步数据库处理] ``` 2. **消息队列解耦** - **RocketMQ事务消息流程**: | 阶段 | 动作 | |------------|-------------------------------| | 发送半消息 | 暂存订单数据(库存未扣) | | 执行本地事务 | 执行数据库扣减(含版本校验)[^2] | | 事务回查 | 检查本地事务状态(重试/回滚) | - **补偿机制**: - 支付时:释放预扣库存 - 订单关闭:回滚Redis库存 --- ### 三、容错层:最终一致性保障 1. **TCC事务模型** $$TCC\_Phase = \begin{cases} \text{Try:} & \text{预占库存(生成预占记录)} \\ \text{Confirm:} & \text{真实扣减(支付后执行)} \\ \text{Cancel:} & \text{释放预占(时/取消)} \end{cases}$$ - **优势**:避免支付成功但库存未扣的致命问题[^2] 2. **库存对账系统** - 定时扫描预占记录与真实库存差异 - 自动触发库存校准: ```python def reconcile_stock(): # 检查预占时记录(如30分钟未支付) expired_holds = query("SELECT * FROM stock_hold WHERE expire_time < NOW()") for hold in expired_holds: redis.incrby(hold.item_id, hold.qty) # 返还Redis db.update("UPDATE items SET stock=stock+? WHERE item_id=?", hold.qty, hold.item_id) ``` --- ### 四、最佳实践总结 1. **分层防护策略** | 层 | 技术方案 | 适用场景 | |------------|--------------------------|-----------------------| | 入口层 | 令牌桶限流 | 拦截系统负载的请求 | | 缓存层 | Redis+Lua原子操作 | 秒杀等高并发场景[^1] | | 持久层 | 数据库乐观锁 | 常规商品下单 | | 恢复层 | TCC+定时对账 | 资金/库存最终一致性 | 2. **必须规避的陷阱** - ❌ 纯内存计数:服务重启导致数据丢失 - ❌ 先扣库存再支付:资金损失风险极高 - ❌ 依赖前端校验:可被恶意绕过 > 通过组合 **Redis原子操作 + 消息队列异步化 + TCC事务 + 定时对账**,可同时满足高并发、强一致性、系统容错三大核心需求[^1][^2]。 ---
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