微信红包的设计实践

Posted 2021-01-05 arctic_fox

红包功能的设计实现是一个很有趣的话题，主要的功能是P个人抢总金额M的N个红包，满足先抢的N个人能抢到红包。如果这是一个leetcode的算法题目难度应该是easy，只要保证Ni抢到的金额区间在[0.01,2倍剩余金额平均值）就能ac。
将算法带入到真实的工程实现，问题就要复杂得多，如果达到微信的量级，明显要考虑的有以下几点。

1. 拆红包
2. 高并发读
3. 并发写
4. 网络流量峰值
5. 对账
6. 降级
7. 故障恢复

拆红包

拆红包有预拆包和实时拆包2种策略

预拆包策略

预拆包的策略在发红包时将金额M的红包拆分成N份，将分配好的结果放入内存队列或者cache，通过incr操作在用户抢红包时分配预算好的红包slot，预算的策略可以避免对共享资源的操作，减少了锁竞争，服务本身是无状态的，设计和实现相对简单，伸缩性较好。劣势是需要额外的存储空间，如果存在大量活跃红包或者红包份数很多时会增加成本。

实时拆包

实时拆包的策略在用户抢红包时实时拆包计算金额，这样只需要保存剩余红包数量和金额，不需要额外保存每个预拆包的红包金额。使用预拆包的策略会面临并发写的问题，如果多个拆红包的请求同时执行会导致数据不一致引起超发的问题，可以使用CAS操作实现乐观锁保证并发拆包不会出现问题。

高并发读

应对高并发读的通常思路是业务层拦截过滤无效请求，使用有效的缓存。可以使用Cache层decr功能记录请求红包的用户数，当decr到0后就拦截后面的请求直接返回，对DAO层也要增加相应的缓存减少数据库的压力。

并发写

应对并发写的通常思路是串行化和乐观锁。在用户抢红包时实时拆包计算金额，每抢到一个红包，就cas更新剩余金额和红包个数，同时在DB中记录凭证，考虑到DB的写入压力，需要做分库分表，冷热分离。

网络流量峰值

大量用户同时抢红包是否会造成网络拥塞，发红包和抢红包最好在同一个IDC。

对账

考虑到拆红包凭证和入账是异步的2套系统，以及出现故障的可能，需要定时对账保证数据的一致性。

降级

在cache故障时有限流的使用DB进行服务，在资源紧张的时候关闭掉非核心流程，在实时入账请求量过大时，延迟批量入账。