隨著電子商務(wù)的迅猛發(fā)展，特別是在諸如“雙11”、“618”等重大促銷活動(dòng)期間，電商平臺(tái)往往會(huì)面臨巨大的流量洪峰沖擊。如何在高并發(fā)場(chǎng)景下保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，成為傳統(tǒng)企業(yè)電商轉(zhuǎn)型中亟待解決的關(guān)鍵問題。本文將深入探討傳統(tǒng)企業(yè)在電商峰值系統(tǒng)設(shè)計(jì)與維護(hù)過程中遇到的常見問題，并分享一些有效的應(yīng)對(duì)策略。

一、背景介紹

傳統(tǒng)企業(yè)在進(jìn)入電子商務(wù)領(lǐng)域時(shí)，常常面臨對(duì)互聯(lián)網(wǎng)峰值架構(gòu)不熟悉的問題，導(dǎo)致系統(tǒng)上線后出現(xiàn)不穩(wěn)定甚至連續(xù)宕機(jī)的情況。這不僅在經(jīng)濟(jì)上造成損失，還對(duì)企業(yè)的品牌形象造成傷害。因此，設(shè)計(jì)一個(gè)能夠應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)峰值的電商系統(tǒng)，對(duì)于傳統(tǒng)企業(yè)的電商轉(zhuǎn)型至關(guān)重要。

二、電商系統(tǒng)的核心對(duì)象與運(yùn)營(yíng)模型

在一個(gè)典型的電商系統(tǒng)中，核心對(duì)象主要有三個(gè)：會(huì)員、商品和訂單。整個(gè)系統(tǒng)主要是為消費(fèi)者服務(wù)，運(yùn)營(yíng)模型以流量與用戶量為核心。流量以導(dǎo)入新客戶為主，用戶量則代表著老客戶的貢獻(xiàn)。

無論是大規(guī)模進(jìn)行新客戶獲取還是老客戶營(yíng)銷，都會(huì)給系統(tǒng)帶來極大的壓力，其中特別是限時(shí)搶購(gòu)、秒殺等營(yíng)銷方式尤為明顯。這就要求我們對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行合理的峰值架構(gòu)設(shè)計(jì)，以保證業(yè)務(wù)的順利開展。

三、電商峰值系統(tǒng)的主要瓶頸與技術(shù)障礙

大規(guī)模查詢

會(huì)員與商品查詢：在秒殺系統(tǒng)中，開放購(gòu)買的時(shí)間點(diǎn)附近會(huì)產(chǎn)生大量的基于會(huì)員和商品的查詢請(qǐng)求。通常情況下，這些請(qǐng)求量會(huì)比平時(shí)多數(shù)十倍甚至百倍，同時(shí)訪問帶寬也會(huì)大幅增加。

緩存架構(gòu)：由于僅依靠數(shù)據(jù)庫(kù)的能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足，我們需要用到大量的緩存架構(gòu)，將峰值的訪問壓力由磁盤轉(zhuǎn)向內(nèi)存。常見的緩存技術(shù)包括Memcache、Redis、Varnish等KV架構(gòu)，可以用于緩存商品的主數(shù)據(jù)、會(huì)員的登錄信息、系統(tǒng)的Session、頁面等。

動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)緩存：某些動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)在特定業(yè)務(wù)場(chǎng)景下也可以進(jìn)行緩存，例如庫(kù)存量。由于庫(kù)存量在下單前只用于控制前臺(tái)是否可售展示，對(duì)一致性要求不高，只要求保證最終一致性，因此也可以使用內(nèi)存進(jìn)行緩存。

商品搜索與導(dǎo)航

搜索引擎：商品搜索和基于屬性的面包屑導(dǎo)航等場(chǎng)景在峰值下對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的壓力也非常明顯。常見的搜索引擎解決方案有Sphinx、Lucene等。

應(yīng)用服務(wù)器設(shè)計(jì)

無狀態(tài)可水平擴(kuò)展架構(gòu)：前臺(tái)的應(yīng)用服務(wù)器需要設(shè)計(jì)成無狀態(tài)的可水平擴(kuò)展架構(gòu)，以便在高負(fù)載下通過簡(jiǎn)單地增加應(yīng)用服務(wù)器即可通過負(fù)載均衡設(shè)備線性擴(kuò)展前端的負(fù)載能力。

前后臺(tái)系統(tǒng)分離

共庫(kù)問題：傳統(tǒng)企業(yè)在設(shè)計(jì)電商項(xiàng)目時(shí)，常見做法是前后臺(tái)共庫(kù)。然而，這種做法在上線后往往引發(fā)諸多麻煩。當(dāng)前臺(tái)交易系統(tǒng)處于峰值情況下，數(shù)據(jù)庫(kù)本身已存在很大的壓力，此時(shí)如果后臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)產(chǎn)生大規(guī)模的查詢或?qū)懭胝?qǐng)求，很容易造成數(shù)據(jù)庫(kù)無法響應(yīng)。

系統(tǒng)分離：前臺(tái)交易系統(tǒng)與后臺(tái)作業(yè)系統(tǒng)服務(wù)的用戶對(duì)象不同，前者是消費(fèi)者，后者是企業(yè)內(nèi)部員工，完全可以進(jìn)行系統(tǒng)分離，兩者之間采用消息隊(duì)列進(jìn)行異步訂單傳輸，以隔離互相之間的影響。

分布式設(shè)計(jì)

業(yè)務(wù)特征：對(duì)商品貨架系統(tǒng)、會(huì)員系統(tǒng)、核心交易系統(tǒng)、資金系統(tǒng)、日志系統(tǒng)等以高內(nèi)聚、低耦合的原則進(jìn)行分離，以分別根據(jù)不同的訪問特征進(jìn)行優(yōu)化。

CAP理論：在分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，Consistency(一致性)、Availability(可用性)和Partition tolerance(分區(qū)容忍性)最多只能同時(shí)滿足兩點(diǎn)。對(duì)于一個(gè)峰值系統(tǒng)而言，分布式(分區(qū))設(shè)計(jì)是必然的，可用性也是基礎(chǔ)要求，因此，我們只能放棄一致性要求，只達(dá)到最終一致性。

事務(wù)要求：在交易過程中，后臺(tái)的供應(yīng)能力(庫(kù)存)至關(guān)重要，在交易生成過程中必須要保證嚴(yán)格一致性，而不是最終一致性，這就要求我們以事務(wù)的方式來解決。

面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（SOA）

傳輸開銷：在峰值系統(tǒng)中，每一個(gè)多余字節(jié)的傳輸都意味著對(duì)系統(tǒng)的極大開銷。企業(yè)內(nèi)部原有的SOA服務(wù)不是為互聯(lián)網(wǎng)峰值系統(tǒng)所設(shè)計(jì)的，因此需要特別注意。

冪等原則：假設(shè)所有的服務(wù)調(diào)用都是不可靠的，所以重試是常態(tài)，因此對(duì)于重復(fù)的API寫入操作應(yīng)進(jìn)行判重處理。

數(shù)據(jù)庫(kù)架構(gòu)優(yōu)化

主從讀寫分離：以MySQL為例，可以采用主從讀寫分離的方式進(jìn)行調(diào)優(yōu)。部署一主多從的MySQL實(shí)例，應(yīng)用層寫操作只發(fā)生在主實(shí)例上，讀操作只發(fā)生在從實(shí)例上，通過調(diào)整從實(shí)例的數(shù)量，可以很大程度地緩解對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)的查詢壓力。

主從復(fù)制延遲：在峰值時(shí)出現(xiàn)寫入操作擁堵，可能導(dǎo)致系統(tǒng)不響應(yīng)或主從復(fù)制延遲。因此，必須做好主從復(fù)制延遲的監(jiān)控。

服務(wù)降級(jí)

策略：在設(shè)計(jì)峰值系統(tǒng)時(shí)，必須考慮當(dāng)系統(tǒng)壓力劇增時(shí)，根據(jù)業(yè)務(wù)與流量情況，對(duì)某些服務(wù)或頁面進(jìn)行有策略的降級(jí)，以釋放服務(wù)器資源保證核心業(yè)務(wù)的運(yùn)行。

業(yè)務(wù)層降級(jí)：指的是對(duì)除核心主流程以外的功能，根據(jù)系統(tǒng)壓力情況進(jìn)行有策略的關(guān)閉，從而達(dá)成服務(wù)降級(jí)的目的。

四、應(yīng)用層優(yōu)化

應(yīng)用層優(yōu)化是提升系統(tǒng)處理能力的重要手段。以下是一些常見的應(yīng)用層優(yōu)化技術(shù)：

緩存

靜態(tài)頁面緩存：將有效期較長(zhǎng)的靜態(tài)頁面通過CDN(Content Delivery Network，內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡(luò))緩存到離用戶最近的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上。

高速緩存：將有效期較短或者需要對(duì)失效時(shí)間做最大限度控制的靜態(tài)頁面，通過類似于Memcache的高速緩存系統(tǒng)或類似于Squid的反向代理系統(tǒng)緩存在服務(wù)端。

動(dòng)靜分離：將混合型頁面(如商品單頁)進(jìn)行動(dòng)靜分離，靜態(tài)數(shù)據(jù)(如商品介紹等)緩存在本地，動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)(如可用庫(kù)存和促銷價(jià)格等)異步進(jìn)行加載。

異步處理

異步寫入：對(duì)于事務(wù)要求不嚴(yán)格的寫入，如一些日志的寫入，可以采用先寫入隊(duì)列，然后再以一定速率寫入數(shù)據(jù)庫(kù)的方法降解壓力。

負(fù)載均衡

第四層交換：分為硬件實(shí)現(xiàn)和軟件實(shí)現(xiàn)。硬件實(shí)現(xiàn)一般由專業(yè)的硬件廠商作為商業(yè)解決方案提供，如F5等，這些產(chǎn)品性能優(yōu)秀但價(jià)格昂貴。軟件實(shí)現(xiàn)如LVS等，性能稍差但配置靈活。

五、數(shù)據(jù)層優(yōu)化

數(shù)據(jù)層優(yōu)化是提升數(shù)據(jù)存取效率的關(guān)鍵。以下是一些常見的數(shù)據(jù)層優(yōu)化策略：

分庫(kù)分表

目的：減輕單個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器壓力。

復(fù)雜性：會(huì)帶來系統(tǒng)的復(fù)雜性。

讀寫分離

實(shí)現(xiàn)：如MySQL的Master/Slave結(jié)構(gòu)。

六、架構(gòu)層優(yōu)化

架構(gòu)層優(yōu)化是提高系統(tǒng)彈性和可擴(kuò)展性的基礎(chǔ)。以下是一些常見的架構(gòu)層優(yōu)化方法：

微服務(wù)

思想：采用分而治之的思想，將大系統(tǒng)拆分成多個(gè)小服務(wù)，每個(gè)服務(wù)獨(dú)立部署、獨(dú)立擴(kuò)展。

分布式

優(yōu)勢(shì)：提高系統(tǒng)的可用性和容錯(cuò)能力。

云原生

特點(diǎn)：充分利用云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)資源的彈性伸縮和高效利用。

七、運(yùn)維保障

運(yùn)維保障是確保系統(tǒng)在高并發(fā)場(chǎng)景下平穩(wěn)運(yùn)行的重要環(huán)節(jié)。以下是一些常見的運(yùn)維保障措施：

容量評(píng)估

目的：確保系統(tǒng)在峰值期間有足夠的資源支持。

壓測(cè)

方法：通過模擬真實(shí)用戶行為，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行壓力測(cè)試，發(fā)現(xiàn)潛在的性能瓶頸。

監(jiān)控告警

手段：實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，一旦發(fā)現(xiàn)異常立即告警，以便及時(shí)進(jìn)行處理。

應(yīng)急預(yù)案

準(zhǔn)備：制定詳細(xì)的應(yīng)急預(yù)案，確保在出現(xiàn)故障時(shí)能夠迅速恢復(fù)。

八、案例分享

以下是一些知名電商企業(yè)在峰值系統(tǒng)應(yīng)對(duì)實(shí)踐中的案例分享：

京東

峰值系統(tǒng)設(shè)計(jì)：京東通過分布式架構(gòu)設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)庫(kù)讀寫分離、緩存優(yōu)化等技術(shù)手段，成功應(yīng)對(duì)了每年的“618”大促活動(dòng)。

當(dāng)當(dāng)網(wǎng)

系統(tǒng)分級(jí)與海量信息動(dòng)態(tài)發(fā)布實(shí)踐：當(dāng)當(dāng)網(wǎng)通過系統(tǒng)分級(jí)、緩存優(yōu)化、異步處理等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了海量信息的快速發(fā)布和更新。

小米

搶購(gòu)系統(tǒng)開發(fā)實(shí)踐：小米通過秒殺系統(tǒng)設(shè)計(jì)、流量控制、庫(kù)存管理等技術(shù)手段，成功應(yīng)對(duì)了每次新品發(fā)布時(shí)的搶購(gòu)活動(dòng)。

海爾商城

峰值系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)最佳實(shí)踐：海爾商城通過微服務(wù)架構(gòu)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、負(fù)載均衡等技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的高可用性和可擴(kuò)展性。

唯品會(huì)

峰值系統(tǒng)的架構(gòu)演變：唯品會(huì)通過不斷優(yōu)化系統(tǒng)架構(gòu)、提升系統(tǒng)性能、加強(qiáng)運(yùn)維保障等措施，成功應(yīng)對(duì)了每年的大促活動(dòng)。

九、結(jié)論

綜上所述，傳統(tǒng)企業(yè)在電商峰值系統(tǒng)應(yīng)對(duì)實(shí)踐中面臨著諸多挑戰(zhàn)。通過應(yīng)用層優(yōu)化、數(shù)據(jù)層優(yōu)化、架構(gòu)層優(yōu)化和運(yùn)維保障等措施，可以有效提升系統(tǒng)的處理能力、數(shù)據(jù)存取效率和彈性可擴(kuò)展性。同時(shí)，借鑒知名電商企業(yè)的成功經(jīng)驗(yàn)和最佳實(shí)踐，可以為傳統(tǒng)企業(yè)的電商轉(zhuǎn)型提供有益的參考和借鑒。

在未來，隨著云計(jì)算的興起和成熟以及智能移動(dòng)設(shè)備的普及，電子商務(wù)將與這兩者深度結(jié)合，引發(fā)一場(chǎng)激動(dòng)人心的變革。傳統(tǒng)企業(yè)需要不斷探索和創(chuàng)新，以適應(yīng)新的市場(chǎng)環(huán)境和用戶需求，實(shí)現(xiàn)電商業(yè)務(wù)的持續(xù)發(fā)展。

數(shù)商云業(yè)務(wù)協(xié)同與智能化電商解決方案， 實(shí)現(xiàn)供應(yīng)鏈上中下游資源整合管理

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