面试题：Redis EVAL命令实现复杂并发场景的优化

Question

假设你正在开发一个高并发的抢购系统，使用Redis EVAL命令结合Lua脚本实现库存扣减。请详细描述Lua脚本的逻辑，如何避免超卖问题，以及在高并发情况下如何优化性能，减少锁的争用。

Answer 1

Lua脚本逻辑

1. 获取库存：使用redis.call('GET', key)获取当前商品库存的键值。这里key是代表商品库存的Redis键。
2. 检查库存：判断获取到的库存值是否大于0。如果库存小于等于0，直接返回0（表示扣减失败）。
3. 扣减库存：如果库存大于0，使用redis.call('DECR', key)对库存进行扣减操作。
4. 返回结果：扣减成功返回1，扣减失败返回0。

示例Lua脚本如下：

local stock = redis.call('GET', KEYS[1])
if stock == false or tonumber(stock) <= 0 then
    return 0
else
    redis.call('DECR', KEYS[1])
    return 1
end

避免超卖问题

1. 原子性操作：通过Lua脚本在Redis中执行原子操作。由于Redis执行Lua脚本是原子性的，在脚本执行期间不会被其他命令打断，这就保证了库存检查和扣减操作不会出现并发问题，从而避免超卖。
2. 预扣减库存：在抢购活动开始前，可以提前将一部分库存预扣减，以应对高并发瞬间可能出现的超卖。比如活动准备1000个库存，可以先预扣减100个，实际对外显示900个库存。当实际库存扣减到0后，再逐步释放预扣减的库存。

高并发性能优化及减少锁争用

1. 分布式锁优化：
   • 分段锁：如果是多个商品的抢购，可以将商品进行分段，每个分段使用不同的锁。例如，1 - 100号商品使用一个锁，101 - 200号商品使用另一个锁等。这样可以降低锁的粒度，减少锁争用。
   • 锁的过期时间：合理设置分布式锁的过期时间，避免因为锁长时间不释放导致其他请求长时间等待。同时，在获取锁和释放锁的逻辑中要注意异常处理，确保锁能正常释放。
2. Redis集群优化：
   • 读写分离：对于抢购系统，可以将读操作（如查询库存）分配到从节点，写操作（如扣减库存）分配到主节点。这样可以减轻主节点的压力，提高系统整体性能。
   • 使用管道：在发送多个Redis命令时，使用管道技术将多个命令打包一次性发送到Redis服务器，减少网络开销。
3. 缓存预热：在抢购活动开始前，将商品信息和库存等数据提前加载到Redis缓存中，避免活动开始时大量缓存穿透导致数据库压力过大。同时，可以对缓存数据设置合理的过期时间，保证数据的一致性。