vivo 全球商城：優惠券系統架構設計與實踐

一、業務背景

優惠券是電商常見的營銷手段，具有靈活的特點，既可以作為促銷活動的載體，也是重要的引流入口。優惠券系統是vivo商城營銷模組中一個重要組成部分，早在15年vivo商城還是單體應用時，優惠券就是其中核心模組之一。隨著商城的發展及使用者量的提升，優惠券做了服務拆分，成立了獨立的優惠券系統，提供通用的優惠券服務。目前，優惠券系統覆蓋了優惠券的4個核心要點：創、發、用、計。

• “創”指優惠券的建立，包含各種券規則和使用門檻的配置。

• “發”指優惠券的發放，優惠券系統提供了多種發放優惠券的方式，滿足針對不同人群的主動發放和被動發放。

• “用”指優惠券的使用，包括正向購買商品及反向退款後的優惠券回退。

• “計”指優惠券的統計，包括優惠券的發放數量、使用數量、使用商品等資料彙總。

vivo商城優惠券系統除了提供常見的優惠券促銷玩法外，還以優惠券的形式作為其他一些活動或資產的載體，比如手機類商品的保值換新、內購福利、與外部廣告商合作發放優惠券等。

以下為vivo商城優惠券部分場景的展示：

二、系統架構及變遷

優惠券最早和商城耦合在一個系統中。隨著vivo商城的不斷髮展，營銷活動力度加大，優惠券使用場景增多，優惠券系統逐漸開始“力不從心”，暴露了很多問題：

• 海量優惠券的發放，達到優惠券單庫、單表儲存瓶頸。

• 與商城系統的高耦合，直接影響了商城整站介面效能。

• 優惠券的迭代更新受限於商城的版本安排。

• 針對多品類優惠券，技術層面沒有沉澱通用優惠券能力。

為了解決以上問題，19年優惠券系統進行了系統獨立，提供通用的優惠券服務，獨立後的系統架構如下：

優惠券系統獨立遷移方案

如何將優惠券從商城系統遷移出來，併相容已對接的業務方和歷史資料，也是一大技術挑戰。系統遷移有兩種方案：停機遷移和不停機遷移。

我們採用的是不停機遷移方案：

• 遷移前，運營停止與優惠券相關的後臺操作，避免產生優惠券靜態資料。

靜態資料：優惠券後臺生成的資料，與使用者無關。

動態資料：與使用者有關的優惠券資料，含使用者領取的券、券和訂單的關係資料等。

• 配置當前資料庫開關為單寫，即優惠券資料寫入商城庫（舊庫）。

• 優惠券系統上線，通過指令碼遷移靜態資料。遷完後，驗證靜態資料遷移準確性。

• 配置當前資料庫開關為雙寫，即線上資料同時寫入商城庫和優惠券新庫。此時服務提供的資料來源依舊是商城庫。

• 遷移動態資料。遷完後，驗證動態資料遷移準確性。

• 切換資料來源，服務提供的資料來源切換到新庫。驗證服務是否正確，出現問題時，切換回商城資料來源。

• 關閉雙寫，優惠券系統遷移完成。

遷移後優惠券系統請求拓撲圖如下：

三、系統設計

3.1 優惠券分庫分表

隨著優惠券發放量越來越大，單表已經達到瓶頸。為了支撐業務的發展，綜合考慮，對使用者優惠券資料進行分庫分表。

關鍵字：技術選型、分庫分表因子

分庫分表有成熟的開源方案，這裡不做過多介紹。參考之前專案經驗，採用了公司中介軟體團隊提供的自研框架。原理是引入自研的MyBatis的外掛，根據自定義的路由策略計算不同的庫表字尾，定位至相應的庫表。

使用者優惠券與使用者id關聯，並且使用者id是貫穿整個系統的重要欄位，因此使用使用者id作為分庫分表的路由因子。這樣可以保證同一個使用者路由至相同的庫表，既有利於資料的聚合，也方便使用者資料的查詢。

假設共分N個庫M個表，分庫分表的路由策略為：

庫字尾databaseSuffix = hash(userId) / M %N

表字尾tableSuffix = hash(userId) % M

3.2 優惠券發放方式設計

為滿足各種不同場景的發券需求，優惠券系統提供三種發券方式：統一領券介面、後臺定向發券、券碼兌換髮放。

3.2.1 統一領券介面

保證領券校驗的準確性

領券時，需要嚴格校驗優惠券的各種屬性是否滿足：比如領取物件、各種限制條件等。其中，比較關鍵的是庫存和領取數量的校驗。因為在高併發的情況下，需保證數量校驗的準確性，不然很容易造成使用者超領。

存在這樣的場景：A使用者連續發起兩次領取券C的請求，券C限制每個使用者領取一張。第一次請求通過了領券數量的校驗，在使用者優惠券未落庫的情況下，如果不做限制，第二次請求也會通過領券數量的校驗。這樣A使用者會成功領取兩張券C，造成超領。

為了解決這個問題，優惠券採用的是分散式鎖方案，分散式鎖的實現依賴於Redis。在校驗使用者領券數量前先嚐試獲取分散式鎖，優惠券發放成功後釋放鎖，保證使用者領取同一張券時不會出現超領。上面這種場景，使用者第一次請求成功獲取分散式鎖後，直至第一次請求成功釋放已獲取的分散式鎖或超時釋放，不然使用者第二次請求會獲取分散式鎖失敗，這樣保證A使用者只會成功領取一張。

庫存扣減

領券要進行庫存扣減，常見庫存扣減方案有兩種：

方案一：資料庫扣減。

扣減庫存時，直接更新資料庫中庫存欄位。

該方案的優點是簡單便捷，查驗庫存時直接查庫即可獲取到實時庫存。且有資料庫事務保證，不用考慮資料丟失和不一致的問題。

缺點也很明顯，主要有兩點：

1）庫存是資料庫中的單個欄位，在更新庫存時，所有的請求需要等待行鎖。一旦併發量大了，就會有很多請求阻塞在這裡，導致請求超時，進而系統雪崩。

2）頻繁請求資料庫，比較耗時，且會大量佔用資料庫連線資源。

方案二：基於redis實現庫存扣減操作。

將庫存放到快取中，利用redis的incrby特性來扣減庫存。

該方案的優點是突破資料庫的瓶頸，速度快，效能高。

缺點是系統流程會比較複雜，而且需要考慮快取丟失或當機資料恢復的問題，容易造成庫存資料不一致。

從優惠券系統當前及可預見未來的流量峰值、系統維護性、實用性上綜合考慮，優惠券系統採用了方案一的改進方案。改進方案是將單庫存欄位分散成多庫存欄位，分散資料庫的行鎖，減少併發量大的情況資料庫的行鎖瓶頸。

庫存數更新後，會將庫存平均分配成M份，初始化更新到庫存記錄表中。使用者領券，隨機選取庫存記錄表中已分配的某一庫存欄位（共M個）進行更新，更新成功即為庫存扣減成功。同時，定時任務會定期同步已領取的庫存數。相比方案一，該方案突破了資料庫單行鎖的瓶頸限制，且實現簡單，不用考慮資料丟失和不一致的問題。

一鍵領取多張券

在對接的業務方的領券場景中，存在使用者一鍵領取多張券的情形。因此統一領券介面需要支援使用者一鍵領券，除了領取同一券模板的多張，也支援領取不同券模板的多張。一般來說，一鍵領取多張券指領取不同券模板的多張。在實現過程中，需要注意以下幾點：

1）如何保證效能

領取多張券，如果每張券分別進行校驗、庫存扣減、入庫，那麼介面效能的瓶頸卡在券的數量上，數量越多，效能直線下降。那麼在券數量多的情況下，怎麼保證高效能呢？主要採取兩個措施：

a. 批量操作。

從發券流程來看，瓶頸在於券的入庫。領券是實時的（非同步的話，不能實時將券發到使用者賬戶下，影響到使用者的體驗還有券的轉化率），券越多，入庫時與資料庫的IO次數越多，效能越差。批量入庫可以保證與資料庫的IO的次數只有一次，不受券的數量影響。如上所述，使用者優惠券資料做了分庫分表，同一使用者的優惠券資產儲存在同一庫表中，因此同一使用者可實現批量入庫。

b. 限制單次領券數量。

設定閥值，超出數量後，直接返回，保證系統在安全範圍內。

2）保證高併發情況下，使用者不會超領

假如使用者在商城發起請求，一鍵領取A/B/C/D四張券，同時活動系統給使用者發放券A，這兩個領券請求是同時的。其中，券A限制了每個使用者只能領取一張。按照前述採用分散式鎖保證校驗的準確性，兩次請求的分散式鎖的key分別為：

使用者id+A_id+B_id+C_id+D_id

使用者id+A_id

這種情況下，兩次請求的分散式鎖並沒有發揮作用，因為鎖key是不同，數量校驗依舊存在錯誤的可能性。為避免批量領券過程中使用者超領現象的發生，在批量領券過程中，對分佈鎖的獲取進行了改造。上例一鍵領取A/B/C/D四張券，需要批量獲取4個分散式鎖，鎖key為：

使用者id+A_id

使用者id+B_id

使用者id+C_id

使用者id+D_id

獲取其中任何一個鎖失敗，即表明此時該使用者正在領取其中某一張券，需要自旋等待（在超時時間內）。獲取所有的分散式鎖成功，才可以進行下一步。

介面冪等性

統一領券介面需保證冪等性（冪等性：使用者對於同一操作發起的一次請求或者多次請求的結果是一致的）。在網路超時、異常情況下，領券結果沒有及時返回，業務方會進行領券重試。如果介面不保證冪等性，會造成超發。冪等性的實現有多種方案，優惠券系統利用資料庫的唯一索引來保證冪等。

領券最早是不支援冪等性的，表設計沒有考慮冪等性。

那麼第一個需要考慮的問題：在哪個表來新增唯一索引呢？

無非兩種方案：現有的表或者新建表。

• 採用現有的表，不需要增加表的關聯。但如上所述，因為做了分庫分表，大量的表需要新增唯一欄位，並且需要相容歷史資料，需要保證歷史資料新增欄位的唯一性。

• 採用新建表這種方式，不需要相容歷史資料，但缺陷也很明顯，增加了一層表的關聯，對效能和現有邏輯都有很大影響。綜合考慮，我們選取了在現有表新增唯一欄位這種方式，這樣更利於保證效能和後續的維護性。

第二個考慮的問題：怎麼相容歷史資料和業務方？歷史資料增加了唯一欄位，需要填入唯一值，不然無法新增唯一索引。我們採用指令碼刷資料的方式，構造唯一值並重新整理到每一行歷史資料中。優惠券已對接的業務方沒有傳入唯一編碼，針對這種情況，優惠券側生成唯一編碼作為替代，保證相容性。

3.2.2 定向發券

定向發券用於運營在後臺針對特定人群進行發券。定向發券可以彌補使用者主動領券，人群覆蓋不精準、覆蓋面不廣的問題。通過定向發券，可以精準覆蓋特定人群，提高下單轉化率。在大促期間，大範圍人群的定向發券還可以承載活動push和降價促銷雙重任務。

定向發券主要在於人群的圈選和發券流程的設計，整體流程如下：

定向發券不同於使用者主動領券，定向發券的量通常會很大（億級）。為了支撐大批量的定向發券，定向發券做了一些優化：

1）去除事務。事務邏輯過重，對於定向發券來說沒必要。發券失敗，記錄失敗的券，保證失敗可以重試。

2）輕量化校驗。定向發券限制了券型別，通過限制配置的方式規避需嚴格校驗屬性的配置。不同於使用者主動領券校驗邏輯的冗長，定向發券的校驗非常輕量，大大提升發券效能。

3）批量插入。批量券插入減少資料庫IO次數，消除資料庫瓶頸，提升發券速度。定向發券是針對不同的使用者，使用者優惠券做了分庫分表，為了實現批量插入，需要在記憶體中先計算出不同使用者對應的庫表字尾，資料歸集後再批量插入，最多插入M次，M為庫表總個數。

4）核心引數可動態配置。比如單次發券數量，單次讀庫數量，發給訊息中心的訊息體包含的使用者數量等，可以控制定向發券的峰值速度和平均速度。

3.2.3 券碼兌換

站外營銷券的發放方式與其他券不同，通過券碼進行兌換。券碼由後臺匯出，通過簡訊或者活動的方式發放到使用者，使用者根據券碼兌換後獲取相應的券。券碼的組成有一定的規則，在規則的基礎上要保證安全性，這種安全性主要是券碼校驗的準確性，防止已兌換券碼的再次兌換和無效券碼的惡意兌換。

3.3 精細化營銷能力設計

通過標籤組合配置的方式，優惠券提供精細化營銷的能力，以實現優惠券的千人千面。標籤可分為準實時和實時，值得注意的是，一些實時的標籤的處理需要前提條件，比如地區屬性需要使用者授權。

優惠券的精準觸達：

3.4 券和商品之間的關係

優惠券的使用需要和商品關聯，可關聯所有商品，也可以關聯部分商品。為了靈活性地滿足運營對於券關聯商品的配置，優惠券系統有兩種關聯方式：

a. 黑名單。

可用商品 = 全部商品 - 黑名單商品。

黑名單適用於券的可使用商品範圍比較廣這種情況，全部商品排除掉黑名單商品就是券的可使用範圍。

b. 白名單。

可用商品 = 白名單商品。

白名單適用於券的可使用商品範圍比較小這種情況，直接配置券的可使用商品。

除此以外，還有超級黑名單的配置，黑名單和白名單隻對單個券有效，超級黑名單對所有券有效。當前優惠券系統提供商品級的關聯，後續優惠券會支援商品分類維度的關聯，分類維度 + 商品維度可以更靈活地關聯優惠券和商品。

3.5 高效能保證

優惠券對接系統多，存在高流量場景，優惠券對外提供介面需保證高效能和高穩定性。

多級快取

為了提升查詢速度，減輕資料庫的壓力，同時為了應對瞬時高流量帶來熱點key的場景（比如釋出會直播結束切換流量至特定商品商詳頁、熱點活動商品商詳頁都會給優惠券系統帶來瞬時高流量），優惠券採用了多級快取的方式。

資料庫讀寫分離

優惠券除了上述所說的分庫分表外，在此基礎上還做了讀寫分離操作。主庫負責執行資料更新請求，然後將資料變更實時同步到所有從庫，用從庫來分擔查詢請求，解決資料庫寫入影響查詢的問題。主從同步存在延遲，正常情況下延遲不超過1ms，優惠券的領取或狀態變更存在一個耗時的過程，主從延遲對於使用者來說無感知。

依賴外部介面隔離熔斷

優惠券內部依賴了第三方的系統，為了防止因為依賴方服務不可用，產生連鎖效應，最終導致優惠券服務雪崩的事情發生，優惠券對依賴外部介面做了隔離和熔斷。

使用者維度優惠券欄位冗餘

查詢使用者相關的優惠券資料是優惠券最頻繁的查詢操作之一，使用者優惠券資料做了分庫分表，在查詢時無法關聯券規則表進行查詢，為了減少IO次數，使用者優惠券表中冗餘了部分券規則的欄位。優惠券規則表欄位較多，冗餘的欄位不能很多，要在效能和欄位數之間做好平衡。

四、總結及展望

最後對優惠券系統進行一個總結：

• 不停機遷移，平穩過渡。自獨立後已穩定執行2年，效能足以支撐vivo商城未來3-5年的高速發展。

• 系統解耦，迭代效率大幅提升。

• 針對業務問題，原則是選擇合適實用的方案。

• 具備完善的優惠券業務能力。

展望：目前優惠券系統主要服務於vivo商城，未來我們希望將優惠券能力開放，為內部其他業務方提供通用一體化的優惠券平臺。

作者：vivo網際網路開發團隊-Yan Chao