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。
你好，欢迎来到第 01 讲。
先问你一个问题：为何我们要在项目开始前要先了解业务背景和需求？
拿到一个项目，你也许能从技术层面上做出来，但你真的知道为何要做这个项目吗？如果没有充分了解业务背景和需求，你能确保自己理解项目的业务价值吗？能确保自己开发的产品符合要求吗？所以，为了避免后期设计走偏，这一讲我先和你聊聊秒杀的业务背景和前端需求。
什么是“秒杀”？
“秒杀”对经常网购的人来说应该不陌生吧？它是商家通过少量库存和超低价格的方式吸引用户的一种营销手段。但你知道它为何叫“秒杀”吗？又是在什么背景下诞生的呢？接下来我们就从电商发展史讲起。
电商发展史
问你个问题：中国最早的电子商务公司是哪一年诞生的？
1997 年，当时有两家 B2B 公司——中国商品交易中心和中国化工网，它们分别在这一年诞生。之后到了 1999 年，携程网、易趣网、当当网陆续上线。此时电商处于萌芽期，中国网民占比非常低。
时间进入 2000 年，伴随互联网泡沫，大批互联网公司倒闭，而阿里巴巴也在这一年拿到了软银投资；2003 年非典，因为城市全员隔离，线下交易暂停，线上电商便迎来了新的机遇，京东和淘宝就是在这一年出现的。
2005 年苏宁网上商城一期面世，2008 年淘宝网在商品详情里推出竞拍秒杀功能。同年，京东在网站上以秒杀的形式第一次推出了“618”活动。
2009 年 9 月 25 日，为庆祝成立 6 周年，淘宝网在首页推出“一元秒杀”活动，蜂拥而来的流量让商品详情功能瘫痪好几分钟。也就是这一年，淘宝“双11”活动上线。
可以说，2000 年到 2009 年，是电商发展的波动期、酝酿期，在经历了互联网泡沫和非典的重新洗牌，电商进入高速发展阶段。特别是 2010 年双十一的价格大战和 2013 年小米 816 大狂欢。前者苏宁易购、京东、淘宝三大电商争相通过降价、秒杀等方式进行大型促销活动，后者 10 万件商品 1 元秒杀。
如今，电商已经从一线二线城市拓展到农村和海外，农村电商和跨境电商也成为常态。
中国电商发展史图
下图是中国电商发展史和淘宝历年双十一成交额图。从我们的实际感受和淘宝双十一成交额看，伴随着互联网迅速发展，中国网民数量也在快速增加。 2019 年，仅淘宝参与双十一的用户就达到了 5 亿。
淘宝历年双十一成交额图
秒杀业务背景
看完了电商发展史你有什么发现没有？秒杀系统在其中充当了一个什么样的角色？
首先，“秒杀”第一次出现是在 2008 年淘宝推出的“竞价秒杀”功能，当时淘宝看到营销效果非常喜人，第二年在办 6 周年庆时，又推出了“一元秒杀”活动。虽然 2008 ~ 2009 年“秒杀”已经出现了，但它真正火起来还是在经历淘宝、苏宁、京东双十一价格大战之后的 2011 年。
这是秒杀系统的第一个业务背景：电商大环境营销模式形成，秒杀活动在 2011 年后流行起来。
其次，伴随着互联网用户、电商用户量爆发式增长，商家低价促销已成为获客的重要方式之一。试想一下，一件原价 100 块的畅销商品，你可能会犹豫；而标价变成 1 块钱的时候，你不会心动吗？
正是利用这种占便宜、省钱划算的心理，商家用很少量的库存，获取成千上万甚至几十万用户的关注。特别是在大型促销活动中，当某个商家推出低价促销后，为了抢夺平台上的用户，竞争对手也会推出类似手段。
这就是秒杀系统的第二个业务背景：电商用户爆发式增长，竞争激励，各大电商纷纷低价促销抢夺用户。
最后，在秒杀系统出现之前，这种低价促销的方式都是直接在商品详情页改商品价格。由于普通的商品详情页本身并不具备处理大流量的能力，一旦遇上大型促销活动，它很可能就抗不住而崩溃。
以小米网为例，2012 年 1 月，小米手机在官网第二轮开售，用户访问量直接把小米网挤瘫痪了。2013 年 1 月，MIUI 用户突破 1000 万，高性价比和粉丝经济，给小米网带来了极大的承受压力。
每年小米网都会有几场大型促销活动：米粉节、618 大促、816 大促、双十一大促、年终大促等。你可以想象下这样一个场景：每逢大型促销，作为米粉的你打开小米网，守着心仪商品降价或释放库存的那一刻，到关键时刻系统却崩溃了，你心里是什么感觉？
即便网页顺利打开，结果却被许多“黄牛”利用“秒杀器”工具一下子将原本不多的库存刷走了，你的心情会怎样？
这是秒杀系统的第三个业务背景：在大型促销活动中，老系统面临并发性能、可用性、公平性等问题的挑战。
以上就是秒杀系统的业务背景分析，它是电商发展到一定规模后必然出现的产物，只有了解了秒杀系统诞生的业务背景以及需要解决的问题，我们才好进行准确的需求分析。
前端需求分析
接下来，让我们从前端开始，看下秒杀系统的需求都有哪些。
你可能会问：为何我们要从前端需求分析开始呢？想一想，当用户登录电商网站，先看到的是什么？对，是首页！首页对用户来说就是查看网站主要信息的入口，对我们来说就是前端。
前端是一个系统中离用户最近的部分，为用户提供信息展示、交互逻辑等。当前端的需求基本决定，一个系统的功能需求也就随之产生。 所以，接下来，我们重点分析一下秒杀系统前端的需求。
1. 秒杀详情页
在小米网上，一个用户是如何进入秒杀系统的前端页面呢？
首先，作为电商的子功能模块，秒杀通常不会直接出现在首页上，而是有一个单独的秒杀详情页，首页作为它的流量入口。用户会先打开平台首页，从首页秒杀入口进入到秒杀功能模块的页面。
当用户通过首页入口进入到秒杀页面后，他希望看到什么信息呢？应该是有关这场秒杀活动的详细信息，比如活动场次、秒杀商品、秒杀价格，活动规则等。对我们来说，这就是秒杀详情页。
详情页会展示多场秒杀活动信息以及每场秒杀活动的商品信息，让用户选择自己感兴趣的活动场次。比如今天 9:00 ~ 10:00 是小米手机专场，10:00 ~ 11:00 是红米手机专场，11:00 ~ 12:00 是生态链产品专场。
因此，秒杀详情页需要划分两个展示区：活动场次信息区、活动商品列表区。活动场次信息区里可以点击场次按钮切换场次；活动商品列表区里可以点击某个商品的按钮查看商品详情。
2. 查看商品列表
接下来，用户可能会点击活动场次信息区的某个场次，查看该场次的商品列表。像点击“出行穿戴”专场，就可以查看所有参与秒杀活动的穿戴商品，比如小米手环 4 NFC 版，大屏彩显，可刷公交和门禁，原价 229，活动价 179，库存剩余 8%等信息。
对应到前端需求当中，就是商品列表区的商品信息——商品图片、商品名称、广告语、库存信息、原价、活动价、秒杀按钮。
接下来，用户可能直接点击商品按钮，这里会出现 3 种情况：
活动已开始，对于已登录用户来说，按钮提示“立即抢购”，点击后会跳转到商品详情页；
活动已开始，对于未登录用户来说，按钮提示“登录后抢购”，点击后会跳转到登录页；
活动未开始，按钮则会提示“提醒我”，点击后就会订阅活动通知。
最后，当用户进入到商品详情页，可能希望看到诸如“原价 229，活动价 179，距离结束还剩 15 分钟”的活动信息；“全新 AMOLED 大屏彩显，手环刷公交卡、门禁卡，能用支付宝抬手支付……”的商品描述信息；“黑色”“白色”等规格选项；“北京朝阳区”“上海浦东区”等配送区；是否有货的库存信息。这些就是商品详情页的前端需求。
以上就是用户参加秒杀活动时，在前端页面出现的行为及需求，具体落实到前端设计，主要包括 UI 设计和交互逻辑。
3.UI 设计
UI 设计主要包含秒杀系统各个功能页面的内容和布局，大致有 3 类：首页入口、秒杀活动页、商品详情页。
首页入口主要是秒杀广告位。
小米秒杀首页入口图
秒杀活动页包括活动场次区和场次详情区。其中活动场次区，包括进行中的活动和未进行的活动；场次详情区，包括商品列表、商品信息（比如商品图片、名称、广告语、原价、活动价、库存信息、秒杀按钮）。
下面是小米秒杀活动场次UI，包括用户未登录和已登录活动进行中的图示，还有未进行的活动图。
小米秒杀未登录用户访问进行中活动图
小米秒杀已登录用户访问进行中活动图
小米秒杀未进行的活动图
其中，页面顶部显示 5 场活动时间和活动状态的区域叫活动场次区，主要用来告诉用户活动什么时候开始，有哪些场次。
活动场次区下面的就是场次详情区，主要展示选中的场次有哪些商品会参加该场活动。比如抽纸、电热锅、吸尘器等就是 20:00 这个场次的商品，净水器、160L 银色对开门冰箱就是 22:00 这个场次的商品。
商品详情页主要包括基本信息和销售信息。比如下面的抽纸商品页，其中就包含了它的商品图片、商品名称、商品描述、商品规格等基本信息；还有原价和活动价、配送地区、库存信息等销售信息。
小米秒杀商品详情页图
4.交互逻辑
介绍完 UI 设计，我们来说下交互逻辑。所谓交互逻辑，主要包括页面上各个部分对用户行为的交互方式和响应结果，它是基于 UI 设计页面来进行的。我们还是以首页入口、秒杀活动页、商品详情页来介绍。
首先来看首页入口，它的交互逻辑是“点击秒杀广告位进入秒杀活动页”。
秒杀活动页，它存在四大交互逻辑，请看下面的流程图。
当用户进入活动页，如果当前页面显示的就是他想要的场次信息，那么他就会参与其中。
活动场次切换，如果当前显示页面不是他想要的，用户则会点击切换场次，这就是用户点击切换，还有一种是自动切换，它需要设定定时任务判断时间，到了时间则自动切换，切换后系统自动重新获取活动场次信息。
接下来，为了找到自己想买的商品，用户会点击活动详情区的商品，进入到商品详情页。
活动详情区商品的按钮。如果是活动已开始，未登录用户会提示“登录后购买”，点击则会跳转登录页；如果是已登录用户，则会提示“立即抢购”，点击后会跳转到商品详情页。如果活动未开始，则会提示“提醒我”，点击订阅活动通知。
最后，我们来介绍下商品详情页上的交互逻辑。它有三类交互，请看用户操作流程图。
第一个交互，点击配送区修改按钮，选择配送地区；
第二个交互，点击规格按钮，选择商品对应规格；
第三个交互，点击秒杀/购买按钮。这里会出现两类状态，一类是活动进行中，一类是活动未进行。
在活动进行中，如果是未登录用户，则会提示“登录后购买”，然后点击跳转登录页；如果是已登录用户，则会提示“立即抢购”，点击后若抢购成功，将商品加入购物车，商品享受活动价。若抢购失败，根据后端返回，给出失败提示“活动已结束”或“已售罄”。
活动未进行，交互逻辑会提示“加入购物车”，点击后将商品加入购物车，商品不享受活动价。
另外，由于用户量大，页面需要采用前后端分离、动静数据分离的方式，静态资源和静态数据由 CDN（Content Delivery Network，内容分发网络）和前端缓存，尽量减少对后端的压力。
小结
这一节我们从电商的发展史中了解到了秒杀系统诞生的业务背景，然后从 B2C 电商业务模式、用户量、营销手段等方面综合分析了秒杀系统的前端功能需求。
需要注意的是：不同电商的秒杀系统，可能存在细微的差异。比如，对于用户非常熟悉的商品，有的电商是在秒杀详情页点按钮后可以直接加购物车，不用跳商品详情页；有的电商可能跳过加购物车环节，直接扣库存并生成订单。总之，具体实现要看具体的业务需求。
对于一个秒杀系统来说，这一讲的内容看上去不是核心内容，但实际上需求分析是一个项目中最关键的环节之一。只有把需求弄清楚了，在项目落地的时候方向才会有的放矢，才能设计出既满足业务需求又能稳定运行的业务系统。
思考题：如果不跳商品详情页，并跳过加购物车环节，前端该怎么设计？
这一节就介绍到这里了，下一课时我们将介绍秒杀系统的管理后台和后端功能需求，看看秒杀活动信息是如何管理的。