开篇词 | 秒杀系统的“三高”架构是怎么炼成的？
你好，我是易乐天，到 2020 年，我在软件行业已经 10 年了。
我曾经做过 Linux 系统编程相关的工作，积累了许多性能优化方面的经验。后来，我开始做分布式系统的架构设计和实现，特别是项目当中涉及的“三高”架构——高可用、高性能、高并发。
其间，我越来越体会到“三高”架构对业务系统的长期稳定运行起着非常重要的作用。
为什么要重视“三高”架构？
记得那是 2016 年初，我做 IM 云核心服务开发。当时我们的核心服务是个大的单体应用，每到客户做活动的时候，系统的 CPU 负载都会超过 90%，请求错误率超 10%。
更可怕的是，高负载导致已建立的连接因心跳超时而断开，而连接断开后客户端又尝试建立连接，最终导致雪崩，服务被压垮重启，整个集群不可用。当时许多客户都来投诉我们，威胁着要退钱，我们整个团队都面临巨大的压力。
在后面的工作中，我们暂停了功能开发，转而寻找事故原因。最后发现，主要是因为系统功能没拆分，从而导致业务处理逻辑跟连接管理功能抢夺资源；也缺乏熔断和限流，没有预防 DDoS 攻击的能力；热点数据缓存设计也不合理，系统堆积大量请求，等等。
为什么会出现这些问题？就是因为在做架构设计的时候，没考虑到高可用、高性能、高并发的问题！
还有一次，那时我进入小米没多久，遇到了小米国际电商举办 2017 年印度 Diwali 节秒杀活动。当时运营和客服就收到了许多米粉的投诉。原来活动期间秒杀系统因为并发压力大，CPU 被打满，大量用户点了秒杀按钮后不能下单，一直提示“系统繁忙，请稍后再试”。
活动不能停，也不能直接在线上系统排查和调试，我和同事急得像热锅上的蚂蚁，最后紧急扩容了一半的机器，才扛过这场秒杀活动。
正是经历了这些事故，我才感叹，对大流量系统来说，处理好“三高”问题有多重要。
比如，高可用对系统来说就是生命线，因为一个可用的系统才能产生价值；而系统的并发能力越高，则意味着它能同时服务的用户就越多，如果没有处理好，会因为并发请求抢夺资源而耗时过长或数据错乱；还有单机性能的提高，既可以提升系统稳定性，还能降低系统运行成本。
如今三四年过去了， 在工作中我也积累了丰富的经验，我曾将 IM 系统长连接服务的单机并发能力从 2 万提升到 5 万，可用性从 99.9% 提升到 99.999%；也曾将小米国际电商秒杀系统的整体性能提升了至少 30%。
与此同时，我还发现众多大厂在招聘高级工程师以上的岗位时，都要求有“三高” 架构方面的经验。比如拉勾上发布的岗位信息：
（以上职位信息来源：拉勾网）
为什么大厂会有这样的招聘要求呢？
因为大厂本身用户量大，或者它的某项业务的用户在迅速增长，这意味着服务器成本非常高。为了降低企业成本，大厂就需要掌握“三高”技术的高级工程师努力提升软件的性能和并发能力，最大限度压榨服务器性能，减少浪费。
还有用户量和业务达到一定程度后，意味着每次宕机都可能给公司带来巨大的经济损失，而掌握“三高”架构的高级工程师可以有效降低非人为导致的风险。
所以，如果你掌握了“三高”架构并拥有实践经验，也就意味着你应聘这些岗位的时候更具有竞争力。
还有，据我多年经验发现，初级架构师或服务端工程师不一定能接触到大流量系统。即使接触到了，他们也不一定能负责系统的“三高”架构设计。而当你随着工作经验的增长，公司会尝试给你一些很有挑战的工作，此时你怎么办呢？逃避吗？
所以，对于架构师和服务端工程师来说，学习“三高”架构还是一次获得成长和晋升的机会。另外，想要进大厂拿高薪，我们拉勾教育还有一门《Java 工程师高薪训练营》，往期已经有学员经过学习训练+面试模拟+大厂内推成功拿到 Offer，你也可以试试哦。
“三高”架构对秒杀系统的意义
秒杀系统对电商来说是流量大杀器。每年春节、情人节、618、双十一等大促节日，各大电商平台都会有秒杀活动，好几亿的用户会参与进来。而对小米来说，每年双十一也有超过百万人来参加。
在小米工作期间，我发现秒杀系统的业务逻辑其实很简单，它的难点就是保障系统的高可用、高并发、高性能。
为什么这样说呢？
秒杀的核心业务主要是配置秒杀活动，让用户在活动页上抢购特价商品并下单。这个看似简单的功能，其背后需要做大量工作来支撑庞大流量，以免系统在巨大的压力下宕机，既影响用户体验又会造成巨大经济损失。
而那次 2017 年的印度 Diwali 节秒杀活动，就是没有处理好这方面的事情。在那之后，我发现小米国际电商的秒杀系统在高并发下 CPU 容易超过 90%，Redis 请求量也非常高。而第二年，也就是 2018 年参与米粉节秒杀活动的用户量和并发 QPS 预计在百万以上。通过评估，我发现如果要扛住这次活动，要么增加机器，要么优化秒杀系统并发性能，否则系统会被流量压垮。
怎么办？当然是迎难而上。在机器成本不变的前提下，基于以前 IM 云“三高”架构的优化经验，我对小米国际电商的秒杀系统做了一系列优化，让它的并发性能提升了 30%，最终保障了这次米粉节秒杀系统稳定运行。
正是因为我实际经历过秒杀系统的“三高”问题，而它确实对所有涉及 ToC 端的交易业务非常重要。所以，我想以秒杀系统为例，在典型场景下为你详细介绍“三高”架构。我也希望能对想要了解秒杀、抢购、抢票等涉及“三高”场景的架构师和服务端开发工程师有所帮助。
课程设计
在这里，我将会以一个完整的项目流程形式，从需求分析、架构设计、代码实现、性能测试这四大部分，渐次带你设计出符合“三高”要求的秒杀系统，真正搞懂“三高”架构及其实现。
整个专栏的设计思路如下图所示：
第一部分，需求分析（模块一）：我将从电商发展史和秒杀系统的业务背景入手，介绍秒杀系统的前后端功能需求和非功能需求，特别是如何通过思想实验来分析非功能需求中的“三高”并计算其指标。通过学习这块内容，我希望你能掌握“三高”架构的需求分析，不至于在开始之初就手忙脚乱。
第二部分，架构设计（模块二 ~ 五）：这部分我将为你分享秒杀系统的总体架构设计及其具体的高可用、高性能、高并发原理和方法。这部分，你将学到如何通过领域驱动设计（DDD）来设计秒杀系统，如何利用云计算基础设施设计高可用架构，如何利用池化技术、漏斗模型、熔断和限流等技术手段提升并发能力和稳定性。
第三部分，代码实现（模块六 ~ 九）：我将介绍秒杀系统的代码实现细节，希望你能学到如何利用热更新、池化技术、缓存技术、漏斗模型等高级编程技巧，提升服务的并发性能和稳定性。
第四部分，性能测试（模块十）：我将介绍项目落地的最后环节——如何做好验收工作，希望你能学会用压力测试来做性能调优，以及了解项目上线后需要注意的事情。
讲师寄语
一直以来秒杀系统的难点在“三高”上，如果你学完这个专栏的内容，我相信有关它的稳定性、缓存穿透、库存超售、反黄牛等问题，将迎刃而解。
而且课程中还有占 40% 的“三高”架构设计原理，再加上代码实现部分，我希望通过这个典型的业务场景，能让你真正搞懂“三高”架构，在涉及其他系统架构时也能举一反三、融会贯通，进而在工作中享受成就的乐趣，并拥有更宽广、顺畅的职业发展。
“三高”架构的学习之旅已然开始，我也在留言区期待你的声音。有效的学习，永远是“学”和“习”两重动作的合力成效，希望我们的交流过程更好地促成进步，也希望你记得，这里有众多和你一样在努力的同好，一起钻研、前行。
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