微信红包的架构设计

weixin red packets design

Posted by alovn on May 12, 2019

业务上做一个类似微信拆红包的功能,网上查找资料参考和学习下微信红包的架构设计。

抢红包后台操作

  1. 抢红包分为抢和拆,抢操作在Cache层完成,通过原子减操作进行红包数递减,到0就说明抢光了,最终实际进入后台拆操作的量不大,通过操作的分离将无效请求直接挡在Cache层外面。这里的原子减操作并不是真正意义上的原子减操作,是其Cache层提供的CAS,通过比较版本号不断尝试,存在一定程度上的冲突,冲突的用户会放行,让其进入下一步拆的操作,这也解释了为啥有用户抢到了拆开发现领完了的情况。

  2. 拆红包在数据库完成,通过数据库的事务操作累加已经领取的个数和金额,插入一条领取流水,入账为异步操作,这也解释了为啥在春节期间红包领取后在余额中看不到。拆的时候会实时计算金额,其金额为1分到剩余平均值2倍之间随机数,一个总金额为M元的红包,最大的红包为 M * 2 /N(且不会超过M),当拆了红包后会更新剩余金额和个数。财付通按20万笔每秒入账准备,实际只到8万每秒。

FAQ

  1. 微信的金额什么时候算?

    答:微信金额是拆的时候实时算出来,不是预先分配的,采用的是纯内存计算,不需要预算空间存储。 采取实时计算金额的考虑:预算需要占存储,实时效率很高,预算才效率低。

  2. 实时性:为什么明明抢到红包,点开后发现没有?

    答:2014年的红包一点开就知道金额,分两次操作,先抢到金额,然后再转账。 2015年的红包的拆和抢是分离的,需要点两次,因此会出现抢到红包了,但点开后告知红包已经被领完的状况。进入到第一个页面不代表抢到,只表示当时红包还有。

  3. 分配:红包里的金额怎么算?为什么出现各个红包金额相差很大?

    答:随机,额度在0.01和剩余平均值2之间。 例如:发100块钱,总共10个红包,那么平均值是10块钱一个,那么发出来的红包的额度在0.01元~20元之间波动。 当前面3个红包总共被领了40块钱时,剩下60块钱,总共7个红包,那么这7个红包的额度在:0.01~(60/72)=17.14之间。 注意:这里的算法是每被抢一个后,剩下的会再次执行上面的这样的算法(Tim老师也觉得上述算法太复杂,不知基于什么样的考虑)。 这样算下去,会超过最开始的全部金额,因此到了最后面如果不够这么算,那么会采取如下算法:保证剩余用户能拿到最低1分钱即可。 如果前面的人手气不好,那么后面的余额越多,红包额度也就越多,因此实际概率一样的。

  4. 红包的设计

    答:微信从财付通拉取金额数据过来,生成个数/红包类型/金额放到redis集群里,app端将红包ID的请求放入请求队列中,如果发现超过红包的个数,直接返回。根据红包的逻辑处理成功得到令牌请求,则由财付通进行一致性调用,通过像比特币一样,两边保存交易记录,交易后交给第三方服务审计,如果交易过程中出现不一致就强制回归。

  5. 高并发处理:红包如何计算被抢完?

    答:cache会抵抗无效请求,将无效的请求过滤掉,实际进入到后台的量不大。cache记录红包个数,原子操作进行个数递减,到0表示被抢光。财付通按照20万笔每秒入账准备,但实际还不到8万每秒。

  6. 通如何保持8w每秒的写入?

    答:多主sharding,水平扩展机器。

  7. 记录容量多少?

    答:一个红包只占一条记录,有效期只有几天,因此不需要太多空间。

  8. 询红包分配,压力大不?

    答:抢到红包的人数和红包都在一条cache记录上,没有太大的查询压力。

  9. 一个红包一个队列?

    答:没有队列,一个红包一条数据,数据上有一个计数器字段。

  10. 有没有从数据上证明每个红包的概率是不是均等?

    答:不是绝对均等,就是一个简单的拍脑袋算法。

  11. 拍脑袋算法,会不会出现两个最佳?

    答:会出现金额一样的,但是手气最佳只有一个,先抢到的那个最佳。

  12. 每领一个红包就更新数据么?

    答:每抢到一个红包,就cas更新剩余金额和红包个数。

  13. 红包如何入库入账?

    数据库会累加已经领取的个数与金额,插入一条领取记录。入账则是后台异步操作。

  14. 入帐出错怎么办?比如红包个数没了,但余额还有?

    答:最后会有一个take all操作。另外还有一个对账来保障。