作者：vivo 官網商城開發團隊 - Cheng Kun、Liu Wei
本文介紹了交易平臺的設計理念和關鍵技術方案，以及實踐過程中的思考與挑戰。
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一、背景
vivo官方商城經過了七年的迭代，從單體架構逐步演進到微服務架構，我們的開發團隊沉澱了許多寶貴的技術與經驗，對電商領域業務也有相當深刻的理解。
去年初，團隊承接了O2O商城的建設任務，還有即將成立的禮品中臺，以及官方商城的線上購買線下門店送貨需求，都需要搭建底層的商品、交易和庫存能力。
為節約研發與運維成本，避免重複造輪子，我們決定採用平臺化的思想來搭建底層系統，以通用能力靈活支撐上層業務的個性化需求。
包括交易平臺、商品平臺、庫存平臺、營銷平臺在內的一整套電商平臺化系統應運而生。
本文將介紹交易平臺的架構設計理念與實踐，以及上線後持續迭代過程中的挑戰與思考。
二、整體架構
2.1 架構目標
除了高併發、高效能、高可用這三高外，還希望做到：
1.低成本
注重模型與服務的可重用性，靈活支撐各業務的個性化需求，提高開發效率，降低人力成本。
2.高擴充套件
系統架構簡單清晰，應用系統間耦合低，容易水平擴充套件，業務功能增改方便快捷。
2.2 系統架構
（1）電商平臺整體架構中的交易平臺
（2）交易平臺系統架構
2.3 資料模型
三、關鍵方案設計
3.1 多租戶設計
（1）背景和目標
- 交易平臺面向多個租戶（業務方），需要能夠儲存大量訂單資料，並提供高可用高效能的服務。
- 不同租戶的資料量和併發量可能有很大區別，要能根據實際情況靈活分配儲存資源。
（2）設計方案
- 考慮到交易系統OLTP特性和開發人員熟練程度，採用MySQL作為底層儲存、ShardingSphere作為分庫分表中介軟體，將使用者標識(userId)作為分片鍵，保證同一個使用者的訂單落在同一個庫中。
- 接入新租戶時約定一個租戶編碼(tenantCode)，所有介面都要帶上這個引數；租戶對資料量和併發量進行評估，分配至少滿足未來五年需求的庫表數量。
- 租戶與庫表的對映關係：租戶編碼 -\> {庫數量,表數量,起始庫編號,起始表編號}。
透過上面的對映關係，可以為每個租戶靈活分配儲存資源，資料量很小的租戶還能複用已有的庫表。
示例一：
新租戶接入前已有4庫*16表，新租戶的訂單量少且併發低，直接複用已有的0號庫0號表，對映關係是：租戶編碼-> 1,1,0,0
示例二：
新租戶接入前已有4庫*16表，新租戶的訂單量多但併發低，用原有的0號庫中新建8張表來儲存，對映關係是：租戶編碼-> 1,8,0,16
示例三：
新租戶接入前已有4庫_16表，新租戶的訂單量多且併發高，用新的4庫_8表來儲存，對映關係是：租戶編碼-> 4,8,4,0
使用者訂單所屬庫表計算公式
庫序號 = Hash(userId) / 表數量 % 庫數量 + 起始庫編號
表序號 = Hash(userId) % 表數量 + 起始表編號
可能有小夥伴會問：為什麼計算庫序號時要先除以表數量？下面的公式會有什麼問題？
庫序號 = Hash(userId) % 庫數量 + 起始庫編號
表序號 = Hash(userId) % 表數量 + 起始表編號
答案是，當庫數量和表數量存在公因數時，會存在傾斜問題，先除以表數量就能剔除公因數。
以2庫4表為例，對4取模等於1的數，對2取模也一定等於1，因此0號庫的1號表中不會有任何資料，同理，0號庫的3號表、1號庫的0號表、1號庫的2號表中都不會有資料。
路由過程如下圖所示：
（3）侷限性和應對辦法
- 全域性唯一ID
問題：分庫分表後，資料庫自增主鍵不再全域性唯一，不能作為訂單號來使用。且很多內部系統間的互動介面只有訂單號，沒有使用者標識這個分片鍵。
方案：如下圖所示，參考雪花演算法來生成全域性唯一訂單號，同時將庫表編號隱含在其中（兩個5bit分別儲存庫表編號），這樣就能在沒有使用者標識的場景下，從訂單號中獲取庫表編號。
- 全庫全表搜尋
問題：管理後臺需要根據各種篩選條件，分頁查詢所有滿足條件的訂單。
方案：將訂單資料冗餘儲存一份到搜尋引擎Elasticsearch中，滿足各種場景下的快速靈活查詢需求。
3.2 狀態機設計
（1）背景
- 之前做官方商城時，由於是定製化業務開發，各型別的訂單和售後單的狀態流轉都是寫死的，比如常規訂單在下單後是待付款，付款後是待發貨，發貨後是待收貨；虛擬商品訂單不需要發貨，沒有待發貨狀態。
- 現在要做的是平臺系統，不可能再為每個業務方做定製化開發，否則會導致頻繁改動發版，程式碼錯綜冗餘。
（2）目標
- 引入訂單狀態機，能為每個業務方配置多套差異化的訂單流程，類似於流程編排。
- 新增訂單流程時，儘可能不改動程式碼，實現狀態和操作的可複用性。
（3）方案
- 在管理後臺為每個租戶維護一系列訂單型別，資料轉化為JSON格式儲存在配置中心，或儲存在資料庫並同步到本地快取中。
- 每個訂單型別的配置包括：初始訂單狀態，以及每個狀態下允許的操作和操作之後的目標狀態。
當訂單在執行某個動作時，使用訂單狀態機來修改訂單狀態。
訂單狀態機的公式是：StateMachine（E,S —> A , S’），表示訂單在事件E的觸發下執行動作A，並從原狀態S轉化為目標狀態S’
- 每個訂單型別配置完成後，生成資料的結構是
/**
* 訂單流程配置
**/
@Data
public class OrderFlowConfig implements Serializable {
/**
* 初始訂單狀態編碼
**/
private String initStatus;
/**
* 每個訂單狀態下，可執行的操作及執行操作後的目標狀態
* Map<原狀態編碼, Map<訂單操作型別編碼, 目標狀態編碼>>
*/
private Map<String, Map<String, String>> operations;
}- 訂單商品行狀態機、售後單狀態機，也用同樣的方式實現
3.3 通用操作觸發器
（1）背景
業務中通常都會有這樣的延時需求，我們之前往往透過定時任務來掃描處理。
- 下單後多久未支付，自動關閉訂單
- 申請退款後商家多久未稽核，自動同意申請
- 訂單簽收後多久未確認收貨，自動確認收貨
（2）目標
- 業務方有類似的延時需求時，能夠有通用的方式輕鬆實現
（3）方案
設計通用操作觸發器，具體步驟為：
- 配置觸發器，粒度是狀態機的流程型別。
- 建立訂單/售後單時或訂單狀態變化時，如果有滿足條件的觸發器，傳送延遲訊息。
- 收到延遲訊息後，再次判斷執行條件，執行配置的操作。
觸發器的配置包括：
- 註冊時間：可選訂單建立時，或訂單狀態變化時
- 執行時間：可使用JsonPath表示式選取訂單模型中的時間，並可疊加延遲時間
- 註冊條件：使用QLExpress配置，滿足條件才註冊
- 執行條件：使用QLExpress配置，滿足條件才執行操作
- 執行的操作和引數
3.4 分散式事務
對交易平臺而言，分散式事務是一個經典問題，比如：
- 建立訂單時，需要同時扣減庫存、佔用優惠券，取消訂單時則需要進行回退。
- 使用者支付成功後，需要通知發貨系統給使用者發貨。
- 使用者確認收貨後，需要通知積分系統給使用者發放購物獎勵的積分。
我們是如何保證微服務架構下資料一致性的呢？首先要區分業務場景對一致性的要求。
（1）強一致性場景
比如訂單建立和取消時對庫存和優惠券系統的呼叫，如果不能保證強一致，可能導致庫存超賣或優惠券重複使用。
對於強一致性場景，我們採用Seata的AT模式來處理，下面的示意圖取自seata官方文件。
（2）最終一致性場景
比如支付成功後通知發貨系統發貨，確認收貨後通知積分系統發放積分，只要保證能夠通知成功即可，不需要同時成功同時失敗。
對於最終一致性場景，我們採用的是本地訊息表方案：在本地事務中將要執行的非同步操作記錄在訊息表中，如果執行失敗，可以透過定時任務來補償。
3.5 高可用與安全設計
- 熔斷
使用Hystrix元件，對依賴的外部系統新增熔斷保護，防止某個系統故障的影響擴大到整個分散式系統中。
- 限流
透過效能測試找出並解決效能瓶頸，掌握系統的吞吐量資料，為限流和熔斷的配置提供參考。
- 併發鎖
任何訂單更新操作之前，會透過資料庫行級鎖加以限制，防止出現併發更新。
- 冪等性
所有介面均具備冪等性，上游呼叫我們介面如果出現超時之類的異常，可以放心重試。
- 網路隔離
只有極少數第三方介面可透過外網訪問，且都有白名單、資料加密、簽名驗證等保護，內部系統互動使用內網域名和RPC介面。
- 監控和告警
透過配置日誌平臺的錯誤日誌報警、呼叫鏈的服務分析告警，再加上公司各中介軟體和基礎元件的監控告警功能，讓我們能夠能夠第一時間發現系統異常。
3.6 其他考慮
- 是否用領域驅動設計
考慮到團隊非敏捷型組織架構，又缺少領域專家，因此沒有采用
- 高峰期效能瓶頸問題
大促和推廣期間，特別是爆款搶購時的流量可能會觸發限流，導致部分使用者被拒之門外。因為無法準確預估流量，難以提前擴容。
可以透過主動降級方案增加併發量，比如同步入庫切為非同步入庫、db查詢轉為cache查詢、只能查到最近半年的訂單等。
考慮到業務複雜度和資料量級還處在初期，團隊規模也難以支撐，這些設計有遠期計劃，但暫時還沒做。（架構的合適性原則，殺雞用牛刀，你願意也行）。
四、總結與展望
我們在設計系統時並沒有一味追求前沿技術和思想，面對問題時也不是直接採用業界主流的解決方案，而是根據團隊和系統的實際狀況來選取最合適的辦法。好的系統不是在一開始就被大牛設計出來的，而是隨著業務的發展和演進逐漸被迭代出來的。
目前交易平臺已上線一年多，接入了三個業務方，系統執行平穩，公司內有交易/商品/庫存等需求的新業務，以及存量業務在遇到系統瓶頸需要升級時，都可以複用這塊能力。
上游業務方數量的增加和版本的迭代，對平臺系統的需求源源不斷，平臺的功能得到逐漸完善，架構也在不斷演進，我們正在將履約模組從交易平臺中剝離出來，進一步解耦，為業務持續發展做好儲備。