基于高并發架構的O 2O交易系統的研究與實現

錢包生活（平潭）科技有限公司上海分公司 劉 健

1.引言

電子商務日益成為當今社會發展的一個重要組成部分，愈來愈多地占據了市場的主要份額。在此背景下，傳統的零售行業遭到不小的撞擊。零售公司明確地到只有和互聯網相結合，積極地轉型、拓寬線上途徑，才可以更好地得到發展。他們基于自身的長處出發，探討線下和線上二者相結合的一類商業化模式，據此而出現了O2O(Online to Offline)交易模式，變成化解傳統零售公司轉型與發展的重要渠道。

O2O 交易系統是傳統銷售模式與電商的有機融合。在整個交易系統內，無論是下單、還是支付以及物流等步驟，都充分地打通線上與線下的交易。O2O交易系統應兼具7X12h的線下服務模式，又應配置7x24 h的線上式服務項目，和系統所提出的要求相比而言，更具有實際的可用性。同時，O2O交易系統的要求是能夠同步地支撐大規模的線上用應用，尤其是促銷與秒殺等活動中出現的超高型負載，因此，須具有更佳的高并發性特征。

當下，一些大規模的電商系統，諸如京東與淘寶等，它們的架構技術日益成熟化，系統也具備良好的高并發使用性。然而，它們的交易系統所對應的架構經驗就零售O2O交易系統所具有的參考借鑒意義并不充分。據此，本論文基于高并發架構分析O2O交易系統。

2.高并發架構的O2O交易系統理論

2.1 高并發概念

高并發(High Concurrency)在設計互聯網的分布式體系架構時應顧及到的一個重要指標，指的是基于設計確保系統可以同步地并行地處理不少請求，且通常包括如下的一些相關因素：

響應時間(Response Time)：系統對于請求內容所提出的響應時間。比如，系統在處理單個HTTP請求所花費的時間為200ms，此200ms即指的是系統響應時間。

吞吐量(Throughput)：在單位時間中所處置的請求數。

每秒查詢率QPS(Query Per Second)：在每秒內響應的請求數量。互聯網范疇中，此指標與吞吐量之間的區別并不如此分明。

并發用戶數：實時承受正常性應用系統功能所對應的用戶數。比如，單個即時性通訊系統，同步在線量就一定程度而言所代表的是系統并發的用戶數。

2.2 O2O電子商務平臺的相關理論

2.2.1 O 2O電子商務平臺概念

O2O電子商務也就是Online線上互聯網店Offline線下消費。商家采納零費用開通網店的方式，把商家及其商品的相關信息等內容呈現在客戶面前，客戶通過線上展開篩選服務且進行支付，線下則對消費進行驗證并體驗。這樣就能夠盡量地滿足客戶多元化的需求，亦能夠省卻客戶由于在線消費而未能消費上的開支。商家根據網店所傳播的信息速度更快，范圍也更廣泛，能夠在短時間內聚集功能更為強大的消費功能。此模式的核心特征在于商家與客戶均可以經由O2O交易系統滿足雙方所需。

2.2.2 O 2O交易系統的核心

根據相關的數據信息表明，即便在美國這樣電子商務最為發達的國家地區，線下消費所占據的比重仍舊高達約93%。Trial Pay的創始者兼CEOA lex Rampell在對線下消費的規模時曾言：一般的互聯網客戶每年所花費的開支大概為1000美元，假定普通的美國人每年每一年的收入是4萬美元，則余下的39000美元跑到哪兒了?唯一的答案為大多數的開支均運用于本地的消費，百姓會將錢用于酒吧、咖啡店、餐廳、健身房、加油站、干洗店、水電工以及發廊等。

造成這一現象的原因不單單在于線下服務無法裝箱運輸，更為關鍵的在于快遞自身難以傳遞由于社交體驗所產生的快感。然而，基于O2O交易系統，可以把線下的商品及其服務加以展示，且提供在線的支付與預約等消費，此對于客戶而言，不單單拓展了挑選的余地，還能夠經由線上的比對方式來挑選出最讓人期待的服務，以及根據客戶的地區性條件享受商家所提供的更為恰當的服務項目。但若無線上的展示，客戶可能會很難無法得知商家的相關信息，更遑論消費了。同時，當下正在探討使用的O2O交易系統的商家們，也往往會比采納線下消費更加優惠的方式吸引消費者采用在線消費，此也替客戶省卻了一筆費用。

2.3 區域服務的重要性

因為移動互聯網日益呈現出個性化、寬帶化與大眾化等特點展，移動商務的大規模化市場也在日益地啟動，基于Mobile(移動化)、Social (社交化)以及Local(本地化)等特征所整合的So Lo Mo被視作是網絡將來的發展走向。

Mobile被視作移動商業新范式的技術支持和載體。當移動互聯網的相關技術日益發展之際，互聯網銷售也由個體電腦的固定化方位轉向至持續性更易的人體自身，致使移動手機的運用模式持續性地創新和用戶體驗的日益升級。智能化手機的推廣推動了即時性搜索功能的進一步發展，直接替“本地化”的移動互聯網的典型化服務模式體現出商業性價值提供了必要的保障，也替用戶實時消費和體驗公享提供了對應的載體。

Local為移動商業的新模式地理指標的基礎。LBS (Location Based Service，根據方位的服務項目)是基于移動通信互聯網或是外界定位渠道獲取移動終端客戶的地理方位信息。根據GIS (Geo-graphic Information System，地理信息系統)相應平臺的支撐功能，替用戶提供有關服務項目的一類增值型業務。根據具體方位進行服務，空間應用者不不單單能夠采用時間，同時也能夠使用地理坐標信息來篩選商務數據信息，空間的管理人員能夠準確地定位每一個需要進行互動交流的空間使用人員。因而，由于受到Mobile技術的支持作用，商家能夠應用客戶簽到的數據信息展開進一步的數據信息挖掘，搜集客戶的品位嗜好、生活半徑、消費程度與消費習慣等一系列的信息，再據此提供和方位有關的各類信息數據服務。Social替移動商業的新范式匯聚了用戶的相關資源。SNS (Social Net work Service，社交網絡服務)的和諧功能在于替具有一致興趣愛好以及活動的用戶構建互聯網社區，經由網絡渠道替使用者提供聯系和溝通的交互式通路。經由社會化互聯網，不同用戶內部間可以展開多向路的互動與信賴推薦，進而達到傳遞社會化的關系鏈與共享信息內容，商家可以達到更為準確的定向式銷售目標。

3.高并發架構的O2O交易系統的設計與實現

3.1 三層式架構-分層解耦

本論文所設計的系統總體架構所應用的是分層化的設計觀念，把每一層的架構展開模塊化的設計，層和模塊之間經由不多的接口通信確保耦合性并不高。如此設計是提高系統的可用特性與并發性的前提條件。O2O交易系統的分層與模塊化的架構可參見圖1所示，使用的是三層式的架構方式，具體分析如下：1)表現層。該層為直接和用戶進行交互過程的前端的界面，主要有：用戶App客戶端、柜臺銷售人員的營銷互聯網界面以及商城管理人員的互聯網界面等結構;2)應用層主要是O2O業務的邏輯實現層，其中包括以下的分體系：用戶體系、價格體系、推薦體系、庫存體系、產品體系、支付體系、購物車體系、訂單體系、結算體系、物流體系以及購物聊天體系等;3)數據層為系統數據以及務數據的儲存層，主要包括如下的幾個模塊：關系型數據庫、緩存、全文檢索存儲、圖片與文件儲存以及數據倉庫等。

圖1 高并發架構的O2O交易系統的結構圖示

3.2 應用層-集群式負載平衡

邏輯層相應的架構對策有不少的備選方案。單機架構的并發性與可用性并不高;雙機的主備范式模式相對比較不錯的可用性但是無法填補O2O交易系統對于并發性所提出的要求;集群式負載平衡模式為是使用最為頻繁的一種業務邏輯層的高并發與高度可應用型對策。

應用層-集群式負載平衡內全部業務邏輯的服務器須為對等且沒有狀態的，能夠基于系統的容量來協調服務器的數目。全部客戶端請求經由負載平衡器轉發至業務邏輯的服務器。較為單一性的負載平衡器出現單點事故的系統性風險，出于保障系統所應用的高度可用性原因，采納負載平衡器和Keepalived心跳測試器建構主從負載平衡結構，在通常環境中，主負載平衡器經由虛擬IP和客戶端進行交互作用，若主負載平衡器出現了故障，那么Keepalived即可以在短時間內測試到，從而會把通過負載平衡器挑選成主負載平衡器，再接管至虛擬IP，和每一個客戶端進行直接地交互。Keepalived 須布局于每個負載平衡服務器內，并在每一臺機器上進行對應的配置，相關的核心配置項分析見下：

負載平衡器提供多元化的選擇種類，大致包括2種：軟件負載平衡器宇硬件負載平衡器。其中，前者能夠挑選Nginx、LVS與HAProxy等;后者能夠挑選A10，CitrixNetScaler與F5，Radware等。

以往營銷系統通常采納的是單一式種類的數據儲存，尤其是關系類型的數據儲存。MySQL、Oracle以及SQL server等即是主要的代表，這些數據庫已非常地完善，凸顯出明顯的功能特征，具有穩定的狀態，能夠與ACID理想化的事務特征相吻合。然而，就O2O交易系統而言，基于線上的用戶和商品的相關數據信息可知，關系型數據庫無論是儲存的靈活度、高并發性指標上均會暴露出一定的不足之處。混合型數據儲存借助于各個數據儲存模式，把相對較為獨立性的數據集借助于恰當的渠道加以儲存，在確保系統數據信息一致性的前提下，加強系統的并發性和可用性。

本論文所設計的O2O交易系統的數據儲存架構中，核心的數據庫還是關系型數據庫。因為其本身所體現出的穩定性、強功能以及優良的事物特點等，都優于其它非關系型的數據庫或是其他類型數據儲存方式難以媲美的。至于高頻率操控的數據信息，除卻儲存于數據庫內之外，還須儲存于緩存內，緩存一般包括2種：持久性的緩存以及換入換出的緩存。其中，前者采納的是日志來確保緩存的非易失現象，比如，redis主要運用于儲存訂單與庫存等一些關涉高并發類型操控的關鍵性數據；后者則屬于純內存式的緩存，若容量處于達閾值時，通常借助于LRU等計算方法換出其中一塊較老的緩存，比如，memcached主要應用于儲存訪問比較頻繁的商品與用戶數據。出于加快用戶檢索商品數據信息的目的，需要應用全文搜索引擎來儲存數據和索引。至于圖片與文件等一些非結構化的數據則采納的是的文件系統儲存。至于使用者所產生的大量歷史信息數據以及日志數據等須定期地植入到數據倉庫儲存，有利于后續數據的研究。混合型數據儲存能夠充分地使用不同儲存方式的長處，可以高效地提高系統的可行性與并發性。

由于O2O交易系統中的數據在日益遞增，單一性的數據節點較易變成性能上的瓶頸，并難以且容納所有的數據信息，此即需要使用到數據的分片。因而，下圖2中的所有數據儲存模塊須盡可能地設計成分布式儲存，其主要方法為分片與冗余。本論文即主要分析的是下圖2的MySQL集群板塊展開解釋。即其數據分片主要包括2種：垂直分片與水平分片。其中，前者的區分單位為表，聚合各個表的內容至相異數據的儲存節點處，具體應基于數據信息進行業務方面的耦合度分析，從而把業務比較貼近的表區分至相同的節點處。后者主要是在表內進行區分，若表內的數據量太大之際，則會根據若干字段，把數據分布于分散到各個分片中。分片對策包含一致性的哈希分片與范疇分片。其中，前者是把數據字段以及機器哈希安置于相同的數值范疇內，基于哈希值來界定數據所被配置的具體機器中。后者則是依照字段來取值，把各個取值區間對應的字段分安置在各個機器中。對整個系統的數據庫分片所提出的對策時，須先開展垂直分片，再對表的數據量較大者進行水平分片。至于每一個分片均制作成3個數量的冗余備份加以儲存，且達到讀寫的分離目標。

圖2 產品、訂單與物流的數據分片儲存對策

讀寫分離主要指的是數據庫的讀與寫操作構架層面的差異性處置。具體化的讀寫分離規律和系統對于確定數據的分片一致性所提出的要求是密切相關的。一致性主要包括以下3種：強、弱與最終的一致性。至于強一致性的相關要求數據分片分析如下：寫操作須先寫入到主數據的分片中，再通過實時的手段把主數據的分片中所具有的更新功能至從數據的分片;而讀操作則能夠從任一數據分片加以讀取。至于弱一致性要求的數據分片則分析如下：寫操作率先寫入到主數據的分片之中，再通過異步渠道把主數據分片內的更新作功能至所用的數據庫內;讀操作能夠通過任一數據的分片加以讀取。至于最終一致性的相關要求數據分片分析如下，寫操作率先寫入到主數據的分片之中，再通過實時的渠道把主數據的分片的更新功能至部分從數據的分片之中，通過異步的渠道把主數據分片內的更新功能至其他從數據的分片內，實時更新數據分片的數量是W個;讀操作須通過任一R個數量的數據分片加以讀取，把合并之后所讀取的結果當做最后的結果;假定數據分片的副本總數為N，讀寫的副本總數須超出N，也就是R+W>N，有關的具體信息能夠借鑒RWN的相關協議。

3.3 表現層-靜態化的分離

至于變動并不頻繁或是模板化的數據信息、界面能夠抽象為靜態化的資源，比如對商品的詳細情況進行描述的界面，展示商品的圖片;由于變動或是個性化的數據信息都是常態化的，對于變動比較頻繁或是個性化數據和界面者能夠抽象成實時資源，比如，商品的詳情信息中包括色澤、庫存與尺碼等一些詳細的數據信息。客戶端對于靜態資源進行并發式訪問的功能要遠遠地超出服務器方面的實時資源請求。基于架構的層面而言，能夠把靜態的資源和動態的資源加以區別，其中，前者通常儲存于相應的Web服務器或是CDN與客戶端內，后者通過業務邏輯服務器獲得請求，據此提升系統訪問功能和并發功能。其中，nginx 一般被視作負載平衡器，實時地區分動態資源與靜態資源的相關請求至確定的服務器中。將nginx動態與靜態加以分離的核心配置見下：

4.結論

本論文主要研究的課題是高并發架構的O2O交易系統的研究與實現，總結了高并發架構的O2O交易系統理論，包括高并發的概念與O2O電子商務平臺的相關理論，然后，對所需要設計的O2O交易系統展開了設計與實現的分析，主要依次地分析了三層式架構-分層解耦、應用層-集群式負載平衡以及表現層-靜態化的分離等內容。本論文所提出的高并發O2O交易系統能夠將對諸如O2O交易系統的架構設計和實現提供一定的借鑒作用。

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