mysql商品库存扣减问题总结

文章讨论内容

秒杀类的问题一直都是web领域比较热点的问题,一个超高并发的网站需要考虑从产品、前端优化、站点部署及后端服务等等所有环节进行考虑。mysql所能抗住的写压力是一定的,高并发的web站点,你需要在数据持久化之前控制好压力,而不是把所有的请求都落到数据服务这一层。今天我不在这篇文章里讨论秒杀整体设计的问题(我也没这个资格),我们讨论的是如何在流速已经得到控制的情况下,如何利用mysql更安全、高效的解决这个问题。

从网上可以看到各种各样的实现方案,现在针对这些方案及其优缺点和理解误区进行讨论。

常见写法安全性及效率分析

假设我们的商品表的schema是下面这样的:

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CREATE TABLE `goods` (
`id` int(10) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '自增id',
`name` varchar(256) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '商品名称',
`available` int(11) unsigned NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '库存剩余量',
`stock` int(11) unsigned NOT NULL DEFAULT '0' COMMENT '总库存量',
PRIMARY KEY (`id`)
) ENGINE=InnoDB DEFAULT CHARSET=utf8 COMMENT='商品表'

设置为字段无符号解决

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num = select available from goods where id = xx ;
if(num > 0){
affectRows = udpate goods set available = available - 1 where id = xx ;
if(affectRows == 1){
return ok ;
}else{
return fatal ;
}
}

解法释义

这种做法大家的想法是我们将库存字段设置成无符号类型,这样当库存字段在sql执行时候被置为负数的时候mysql就会报错,那么affectRow就会是0或者可以捕获到这个异常,从而实现并发下的数据安全。

实际上这段代码是危险的,因为在不同版本的mysql和配置下,这段代码的表现完全不同。具体的情况会出现3种不同的结果:

  • 1.代码正常运行,执行update的时候报错
  • 2.代码最终执行结果出现了 -1
  • 3.最终update操作之后,available变成了一个很大的数目

为什么会出现这三种情况呢?

我想在学习开始学习计算机的时候都讲过计算机的加减法计算方法。

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思考一下,无符号2 减去 无符号3 在计算机中的运算是什么样的?
2 - 3 = 2 + (-3)
假设我们的计算机是4位的,2的补码表示:0010,-3的补码表示为1011
那么加和的结果是
0010
1011 +
------
1111 =
1111解释为有符号数是多少呢? -1
1111解释为无符号数是多少呢? 15

所以呢?
如果mysql不做任何处理的话,你的无符号数减法的结果不会报错,最终你算出来的库存还是一个非常大的值(可怕)。
但是幸运的是mysql 后来的版本帮你做了这件事情(具体哪个版本我也不清楚),所以如果是mysql做了无符号检测的话,如果减出的结果是负值,会报错,这是大多数人期待的结果。
-1这种情况是需要你设置一下sqlmode的,这也是会出现的情况。

解法总结

  • 这个办法很多人用的时候没问题,那只能说明可能是机缘巧合,但是对于业务代码而言,不能靠碰运气,需要消除不确定性、缩小迁移成本。
  • 如果你想采用这种办法,辛苦你把你们msyql相应的版本及配置搞清楚,确定无符号在你所在的版本会出现什么结果。

select for update

解法释义

读取时候就开始加排他锁也是网上常见的办法之一,具体实现如下:

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begin tran ;
num = select avaliable from goods where id = xxx for update;
if (num >= 0){
affectNum = udpate goods set available = available - 1 where id = xx ;
commit ;
return affectNum ;
}else{
rollback ;
}

该解法在用户读取的时候对相应的数据加排他锁,保证自己在更新的时候该行的数据不会被别的进程更改.所有写请求及排他锁加锁都会被阻塞。
想想这样的情况,A进程执行过程中,出现死机的情况导致commit/rollback请求没有被发送到mysqlserver,那么所有请求都会锁等待。

解法总结

  • 低流量可以采用这种办法来保证数据的安全性
  • 性能低下,平均需要发送4次mysql请求,同时会造成所有同类请求锁等待。

    常见问题

  • select for udpate 需要在显式的指定在事务代码块执行,不然不会起作用。很多网友都理所当然的人为select for update直接就可以加排他锁
  • 排他锁的释放是在rollback/commit 动作完成才会释放,不是在update操作之后。mysql innodb执行两段锁协议,加锁阶段只加锁,解锁阶段只解锁。

采用事务,先查后写再查,确保没问题

解法释义

这时候的available设置为有符号类型,解决方案一的问题

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begin tran ;
num = select available from goods where id = xx ;
if(num > 0){
//实际需要关心这里的返回值,这里不考虑
udpate goods set available = available - 1 where id = xx ;
num_afterupdate = select available from goods where id = xx ;
if(num_afterupdate < 0 ){
rollback ;
}else{
commit ;
}
}

这种解法区分于第一种的办法在于,加了事务、available类型更改、采用了更新后确认的形式,尝试解决问题。

我们都知道数据库的事务隔离级别有4种:
RU,RC,RR,Serializable。
我们常见的innodb中RR模式是可以保证可重复读,意思是在同一个事务内部,多次读取的结果是一致的。那么最后一次的读取对于RR隔离级别实际上是无效的。
RC模式下,这个代码是可用的,每次请求可以确保自己的进程不会超发。

解法总结

  • RR、RC模式下结果不一致.RR下不可保证安全、RC可以。
  • 性能不高,一次业务请求到mysql的转化为 1 : 5。
  • 这种解法就像老奶奶锁门,总是不放心自己到底锁了没有,走了几步再回来看看,实际上有些时候是徒劳。

update语句增加available查询条件

解法释义

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udpate goods set available = available - 1 where id = xx and available - 1 >= 0 ;

这个语句如果可以的话,那么他的性能必然是上面锁提到的方法中最优的.
问题的关键就集中在怎么证明这句的安全性的。
我们都知道update操作对于id为主键索引的情况下,是会对数据加行锁。
其实update操作在mysql内部也是一个先查后改的过程,这个过程如果是原子的,那么可以保证update语句是串行的,那我们就来看一下update语句在mysql内部的执行过程。
update执行过程

大家有的另一个误区是单条语句不是事务,实际上单条sql也是一个事务。
那么对于上面这个语句,一样遵循两段锁协议。
update执行的过程,会去查询满足条件的行并加锁,这个加锁是innodb做的,那么就可以保证别的事务必须等到该事务执行完了之后才能获得锁,此时拿到最新数据。

解法总结

  • 语句安全、效率最优(我的认知里)

采用设置库存而不是扣减库存

这几天我把类似的文章几乎翻了一遍,唯一看到批评我的上一条做法的是我的那个做法是不具备幂等性的。

  • 所谓幂等性就是,同一个用户对同一连接的访问不会产生副作用。比如上一条的方案,如果记录用户的操作和扣减库存不是原子操作的话,就有可能出现的问题是,库存扣减成功了,但是用户记录失败了,那么用户重复请求,就会出现多次减库存的问题。

那么他们的解法是这样的,采用设置而不是扣减,代码如下:

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num_old = select available from goods where id = xx and available >= 1 ;
num_new = num_old - 1 ;
update goods set num=num_new where id=xx and num=num_old ;

这段代码也是安全的,采用的是乐观所的理念来完成的操作。

总结

  • 上面的做法,最后两个是相对安全的,但是你的库存字段还是要设置为无符号,关于是否幂等,要看结合请求看,不是单个扣减块代码。
  • 较真是一个学习的过程,只有较真才能把这些概念搞清楚。如果你需要完全弄懂这些内容,可能你需要对mysql锁、事务、mvcc这些概念都做一下预习。
  • 感谢工作过程中小伙伴们的努力,让我们把问题追查的更清楚。

引用




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