秒殺系統(tǒng)是現(xiàn)代電商平臺(tái)中不可或缺的功能之一，通常用于限時(shí)搶購活動(dòng)。在秒殺活動(dòng)期間，成千上萬的用戶會(huì)同時(shí)涌入搶購商品，如何確保系統(tǒng)能夠在高并發(fā)的情況下穩(wěn)定運(yùn)行，并保證庫存準(zhǔn)確性，是開發(fā)秒殺系統(tǒng)時(shí)的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。本篇文章將帶你一步步走過如何使用 .NET 8、EF Core、MySQL 和 Redis 來構(gòu)建一個(gè)高并發(fā)秒殺系統(tǒng)，確保在面對(duì)巨大的流量時(shí)，系統(tǒng)依然能夠高效、穩(wěn)定地運(yùn)作。

一、系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)

在秒殺系統(tǒng)中，主要的挑戰(zhàn)是如何處理 高并發(fā)請(qǐng)求、如何 確保庫存正確 以及如何 保證請(qǐng)求的公平性。為了達(dá)到這些目標(biāo)，我們將使用以下技術(shù)棧：

• .NET 8：作為開發(fā)框架，處理 Web 請(qǐng)求、業(yè)務(wù)邏輯和數(shù)據(jù)持久化。

• EF Core：作為 ORM 框架，幫助我們與 MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

• MySQL：用于存儲(chǔ)商品信息和訂單數(shù)據(jù)。

• Redis：用于緩存商品庫存、處理并發(fā)請(qǐng)求、限流和防止重復(fù)秒殺。

系統(tǒng)架構(gòu)圖

用戶請(qǐng)求 -> API 控制器 -> 秒殺服務(wù) -> Redis (庫存管理、并發(fā)控制、用戶狀態(tài)) -> MySQL (訂單存儲(chǔ))

1. Redis：用于管理商品庫存、并發(fā)控制和用戶的秒殺狀態(tài)。

2. EF Core：用于將訂單信息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫。

3. MySQL：用于持久化商品和訂單信息。

二、環(huán)境準(zhǔn)備

2.1 安裝依賴

首先，我們需要在 .NET 8 項(xiàng)目中安裝以下 NuGet 包：

• Microsoft.EntityFrameworkCore.MySql：用于與 MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互。

• StackExchange.Redis：用于與 Redis 進(jìn)行交互。

可以通過以下命令來安裝這些依賴：

dotnet add package Microsoft.EntityFrameworkCore.MySql
dotnet add package StackExchange.Redis

2.2 配置數(shù)據(jù)庫連接和 Redis

在 appsettings.json 中，配置 MySQL 數(shù)據(jù)庫和 Redis 連接：

{
  "ConnectionStrings": {
    "DefaultConnection": "Server=localhost;Database=SeckillDb;User=your_user;Password=your_password;"
  },
  "Redis": {
    "ConnectionString": "localhost:6379"
  }
}

在 Program.cs 中，配置數(shù)據(jù)庫上下文和 Redis 連接：

using Microsoft.EntityFrameworkCore;
using StackExchange.Redis;

var builder = WebApplication.CreateBuilder(args);

// 配置 MySQL 數(shù)據(jù)庫
builder.Services.AddDbContext<ApplicationDbContext>(options =>
    options.UseMySQL(builder.Configuration.GetConnectionString("DefaultConnection")));

// 配置 Redis 連接
var redisConnection = builder.Configuration.GetValue<string>("Redis:ConnectionString");
var redis = ConnectionMultiplexer.Connect(redisConnection);
builder.Services.AddSingleton<IConnectionMultiplexer>(redis);

var app = builder.Build();

三、數(shù)據(jù)庫模型設(shè)計(jì)

3.1 商品和訂單模型

為了實(shí)現(xiàn)秒殺功能，我們需要設(shè)計(jì)商品和訂單兩個(gè)數(shù)據(jù)模型。商品模型用于表示秒殺商品，訂單模型用于表示用戶購買商品的記錄。

public class Product
{
    public int Id { get; set; }
    public string Name { get; set; }
    public int Stock { get; set; }  // 商品庫存
}

public class Order
{
    public int Id { get; set; }
    public string UserId { get; set; }
    public int ProductId { get; set; }
    public DateTime OrderTime { get; set; }
}

public class ApplicationDbContext : DbContext
{
    public ApplicationDbContext(DbContextOptions<ApplicationDbContext> options) : base(options) { }

    public DbSet<Product> Products { get; set; }
    public DbSet<Order> Orders { get; set; }
}

3.2 數(shù)據(jù)庫遷移

創(chuàng)建好模型后，我們需要生成數(shù)據(jù)庫遷移并應(yīng)用它：

dotnet ef migrations add InitialCreate
dotnet ef database update

四、秒殺服務(wù)邏輯實(shí)現(xiàn)

4.1 秒殺服務(wù)

秒殺服務(wù)的核心功能包括：

1. 檢查用戶是否已經(jīng)秒殺過。

2. 檢查 Redis 中的庫存，并減少庫存。

3. 保存訂單數(shù)據(jù)到 MySQL 數(shù)據(jù)庫。

public class SeckillService
{
    private readonly IConnectionMultiplexer _redis;
    private readonly ApplicationDbContext _context;

    public SeckillService(IConnectionMultiplexer redis, ApplicationDbContext context)
    {
        _redis = redis;
        _context = context;
    }

    // 處理秒殺請(qǐng)求：減少庫存、記錄訂單
    public async Task<bool> ProcessSeckillAsync(string userId, int productId)
    {
        var db = _redis.GetDatabase();

        // 1. 檢查用戶是否已秒殺過
        if (!await CanUserSeckillAsync(userId, productId))
        {
            return false;  // 用戶已秒殺過
        }

        // 2. 從 Redis 獲取庫存，并嘗試減少庫存
        var stockKey = $"product_stock:{productId}";
        var stock = await db.StringDecrementAsync(stockKey);

        if (stock < 0)
        {
            return false;  // 庫存不足，秒殺失敗
        }

        // 3. 秒殺成功，記錄用戶秒殺狀態(tài)到 Redis
        await db.StringSetAsync($"user:{userId}:seckill:{productId}", "true", TimeSpan.FromMinutes(10));

        // 4. 將訂單保存到數(shù)據(jù)庫
        var order = new Order
        {
            UserId = userId,
            ProductId = productId,
            OrderTime = DateTime.UtcNow
        };

        await _context.Orders.AddAsync(order);
        await _context.SaveChangesAsync();

        return true;  // 秒殺成功
    }

    // 檢查用戶是否已經(jīng)秒殺過該商品
    private async Task<bool> CanUserSeckillAsync(string userId, int productId)
    {
        var db = _redis.GetDatabase();
        var userKey = $"user:{userId}:seckill:{productId}";
        var result = await db.StringGetAsync(userKey);
        return result.IsNullOrEmpty;  // 如果返回 null，表示用戶沒有秒殺過
    }
}

4.2 秒殺控制器

為了讓用戶發(fā)起秒殺請(qǐng)求，我們需要?jiǎng)?chuàng)建一個(gè) API 控制器，提供秒殺的接口。

[ApiController]
[Route("api/[controller]")]
public class SeckillController : ControllerBase
{
    private readonly SeckillService _seckillService;

    public SeckillController(SeckillService seckillService)
    {
        _seckillService = seckillService;
    }

    [HttpPost("{userId}/{productId}")]
    public async Task<IActionResult> Seckill(string userId, int productId)
    {
        var result = await _seckillService.ProcessSeckillAsync(userId, productId);
        if (result)
        {
            return Ok("秒殺成功！");
        }

        return BadRequest("秒殺失敗，庫存不足或已經(jīng)秒殺過");
    }
}

4.3 商品庫存管理

在秒殺活動(dòng)開始時(shí)，需要初始化 Redis 中的商品庫存。這樣，秒殺請(qǐng)求可以直接從 Redis 獲取庫存信息，而不需要每次都查詢 MySQL。

public class InventoryService
{
    private readonly IConnectionMultiplexer _redis;

    public InventoryService(IConnectionMultiplexer redis)
    {
        _redis = redis;
    }

    // 初始化商品庫存
    public async Task InitializeProductStockAsync(int productId, int stock)
    {
        var db = _redis.GetDatabase();
        await db.StringSetAsync($"product_stock:{productId}", stock);
    }
}

4.4 并發(fā)控制與限流

秒殺系統(tǒng)的高并發(fā)是系統(tǒng)的主要挑戰(zhàn)之一。為此，我們可以在 Redis 中實(shí)現(xiàn)并發(fā)控制，限制每秒鐘秒殺的請(qǐng)求數(shù)量。通過使用 Redis 的 分布式鎖 或 滑動(dòng)窗口算法，可以有效防止過度的并發(fā)請(qǐng)求。

五、性能優(yōu)化與擴(kuò)展

5.1 Redis 分布式鎖

秒殺系統(tǒng)需要處理高并發(fā)請(qǐng)求，使用 Redis 的 分布式鎖 可以確保在多個(gè)進(jìn)程間操作時(shí)的原子性，避免多個(gè)請(qǐng)求同時(shí)操作庫存數(shù)據(jù)導(dǎo)致的不一致問題。

5.2 異步任務(wù)處理

秒殺的業(yè)務(wù)流程通常包括減庫存、生成訂單等多個(gè)步驟，為了提高用戶體驗(yàn)，秒殺的核心流程可以通過異步任務(wù)處理，后臺(tái)完成訂單的保存等操作，減少響應(yīng)時(shí)間。

5.3 數(shù)據(jù)庫優(yōu)化

1. 索引優(yōu)化：為 MySQL 中的商品和訂單表添加適當(dāng)?shù)乃饕?，確保秒殺查詢和訂單查詢能夠快速響應(yīng)。

2. 讀寫分離：使用 MySQL 的讀寫分離，提升系統(tǒng)的吞吐量，避免秒殺請(qǐng)求導(dǎo)致主庫壓力過大。

六、總結(jié)

本文介紹了如何在 .NET 8 環(huán)境下，結(jié)合 EF Core、MySQL 和 Redis，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)高并發(fā)的秒殺系統(tǒng)。通過使用 Redis 來管理庫存、限流和并發(fā)控制，EF Core 則負(fù)責(zé)與 MySQL 數(shù)據(jù)庫進(jìn)行交互，存儲(chǔ)訂單數(shù)據(jù)。在高并發(fā)的秒殺場景中，這種設(shè)計(jì)能夠保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性和高效性，確保秒殺活動(dòng)的順利進(jìn)行。

希望通過本文的講解，你能夠掌握在實(shí)際項(xiàng)目中實(shí)現(xiàn)秒殺系統(tǒng)的基本思路和技術(shù)細(xì)節(jié)，進(jìn)而提升你在高并發(fā)場景下的系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力。