面试题：缓存设计之Redis高并发场景优化

Question

在一个高并发的秒杀系统中，使用Redis作为缓存。当大量请求同时抢购一个商品时，如何利用Redis的特性避免超卖问题？请详细阐述你的设计思路，包括缓存数据结构、操作流程以及可能用到的Redis命令，并分析可能存在的风险及应对措施。

Answer 1

设计思路

1. 缓存数据结构：使用Redis的字符串（String）类型存储商品库存数量。例如，以商品ID为键，库存数量为值。
2. 操作流程：
   • 客户端发起抢购请求。
   • 应用程序先从Redis获取商品库存数量，判断库存是否大于0。
   • 若库存大于0，使用Redis的原子操作命令来减少库存数量。
   • 根据减少库存的操作结果判断是否抢购成功。
3. Redis命令：使用GET命令获取商品库存数量，使用DECR（递减1）或DECRBY（递减指定数量）命令减少库存。

可能存在的风险及应对措施

1. 缓存穿透：恶意请求查询不存在的商品，每次都穿透到数据库。
   • 应对措施：使用布隆过滤器（Bloom Filter），在请求到达时先判断商品是否存在，不存在则直接返回，避免查询数据库。
2. 缓存雪崩：大量缓存同时过期，导致大量请求直接打到数据库。
   • 应对措施：设置缓存过期时间时添加随机值，使缓存过期时间分散；同时使用互斥锁，保证同一时间只有一个请求去查询数据库并更新缓存。
3. 网络延迟：高并发场景下，网络延迟可能导致部分请求操作库存不及时。
   • 应对措施：在应用层增加重试机制，若因网络问题操作失败，可进行一定次数的重试。