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02 | 流量大、数据多的商品详情页系统该如何设计？
2020-02-26 李玥
后端存储实战课
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讲述：李玥
时长18:07大小14.53M
你好，我是李玥。
今天这节课我们看一下，如何设计一个快速、可靠的存储架构支撑商品系统。
相对于上节课提到的订单系统，电商的商品系统主要功能就是增删改查商品信息，没有很复杂的业务逻辑，支撑的主要页面就是商品详情页（下文简称：商详）。不过，设计这个系统的存储，你仍然需要着重考虑两个方面的问题。
第一，要考虑高并发的问题。不管是什么电商系统，商详页一定是整个系统中 DAU（日均访问次数）最高的页面之一。这个也不难理解，用户购物么，看商详了不一定买，买之前一定会看好多商详货比三家，所以商详的浏览次数要远比系统的其他页面高。如果说，在设计存储的时候，没有考虑到高并发的问题，大促的时候，支撑商详页的商品系统必然是第一个被流量冲垮的系统。
第二，要考虑的是商品数据规模的问题。商详页的数据规模，我总结了六个字，叫：数量多，重量大。
先说为什么数量多，国内一线的电商，SKU（直译为：库存单元，在电商行业，你可以直接理解为“商品”）的数量大约在几亿到几十亿这个量级。当然实际上并没有这么多种商品，这里面有很多原因，比如同一个商品它有不同版本型号，再比如，商家为了促销需要，可能会反复上下架同一个商品或者给同一个商品配不同的马甲，这都导致了 SKU 数量爆炸。
再说这个“重量大”，你可以打开一个电商商详页看一下，从上一直拉到底，你看看有多长？十屏以内的商详页那都叫短的，并且这里面不光有大量的文字，还有大量的图片和视频，甚至还有 AR/VR 的玩法在里面，所以说，每个商详页都是个“大胖子”。
支持商品系统的存储，要保存这么多的“大胖子”，还要支撑高并发，任务艰巨。
商品系统需要保存哪些数据？
先来看一下，一个商详页都有哪些信息需要保存。我把一个商详页里面的所有信息总结了一下，放在下面这张思维导图里面。
这里面，右边灰色的部分，来自于电商的其他系统，我们暂且不去管这些，左边彩色部分，都是商品系统需要存储的内容。
这么多内容怎么存？能不能像保存订单数据那样，设计一张商品表，把这些数据一股脑儿都放进去？一张表存不下就再加几张子表，这样行不行？你还真别说不行，现在这些电商大厂，在它们发展的早期就是这么干的。现在那么复杂的分布式存储架构，都是一点儿一点儿逐步演进过来的。
这么做的好处，就是糙快猛，简单可靠而且容易实现，但是，撑不了多少数据量，也撑不了多少并发。如果说，你要低成本快速构建一个小规模电商，这么做还真就是一个挺合理的选择。
当然，规模再大一点儿就不能这么干了。不能用数据库，那应该选择哪种存储系统来保存这么复杂的商品数据呢？任何一种存储都是没办法满足的，解决的思路是分而治之，我们可以把商品系统需要存储的数据按照特点，分成商品基本信息、商品参数、图片视频和商品介绍几个部分来分别存储。
商品基本信息该如何存储？
我们先来分析商品的基本信息，它包括商品的主副标题、价格、颜色等一些商品最基本、主要的属性。这些属性都是固定的，不太可能会因为需求或者不同的商品而变化，而且，这部分数据也不会太大。所以，还是建议你在数据库中建一张表来保存商品的基本信息。
然后，还需要在数据库前面，加一个缓存，帮助数据抵挡绝大部分的读请求。这个缓存，你可以使用 Redis，也可以用 Memcached，这两种存储系统都是基于内存的 KV 存储，都能解决问题。
接下来我和你简单看一下，如何来使用前置缓存来缓存商品数据。
处理商品信息的读请求时，先去缓存查找，如果找到就直接返回缓存中的数据。如果在缓存中没找到，再去查数据库，把从数据库中查到的商品信息返回给页面，顺便把数据在缓存里也放一份。
更新商品信息的时候，在更新数据库的同时，也要把缓存中的数据给删除掉。不然就有可能出现这种情况：数据库中的数据变了，而缓存中的数据没变，商详页上看到的还是旧数据。
这种缓存更新的策略，称为 Cache Aside，是最简单实用的一种缓存更新策略，适用范围也最广泛。如果你要缓存数据，没有什么特殊的情况，首先就应该考虑使用这个策略。
除了 Cache Aside 以外，还有 Read/Write Through、Write Behind 等几种策略，分别适用于不同的情况，后面的课程中我会专门来讲。
设计商品基本信息表的时候，有一点需要提醒你的是，一定要记得保留商品数据的每一个历史版本。因为商品数据是随时变化的，但是订单中关联的商品数据，必须是下单那个时刻的商品数据，这一点很重要。你可以为每一个历史版本的商品数据保存一个快照，可以创建一个历史表保存到 MySQL 中，也可以保存到一些 KV 存储中。
使用 MongoDB 保存商品参数
我们再来分析商品参数，参数就是商品的特征。比如说，电脑的内存大小、手机的屏幕尺寸、酒的度数、口红的色号等等。和商品的基本属性一样，都是结构化的数据。但麻烦的是，不同类型的商品，它的参数是完全不一样的。
如果我们设计一个商品参数表，那这个表的字段就会太多了，并且每增加一个品类的商品，这个表就要加字段，这个方案行不通。
既然一个表不能解决问题，那就每个类别分别建一张表。比如说，建一个电脑参数表，里面的字段有 CPU 型号、内存大小、显卡型号、硬盘大小等等；再建一个酒类参数表，里面的字段有酒精度数、香型、产地等等。如果说，品类比较少，在 100 个以内，用几十张表分别保存不同品类的商品参数，这样做也是可以的。但是，有没有更好的方法呢？
大多数数据库，都要求数据表要有一个固定的结构。但有一种数据库，没有这个要求。特别适合保存像“商品参数”这种，属性不固定的数据，这个数据库就是 MongoDB。
MongoDB 是一个面向文档存储的 NoSQL 数据库，在 MongoDB 中，表、行、列对应的概念分别是：collection、document、field，其实都是一回事儿，为了便于你理解，在这里我们不咬文嚼字，还是用“表、行、列”来说明。
MongoDB 最大的特点就是，它的“表结构”是不需要事先定义的，其实，在 MongoDB 中根本没有表结构。由于没有表结构，它支持你把任意数据都放在同一张表里，你甚至可以在一张表里保存商品数据、订单数据、物流信息等这些结构完全不同的数据。并且，还能支持按照数据的某个字段进行查询。
它是怎么做到的呢？MongoDB 中的每一行数据，在存储层就是简单地被转化成 BSON 格式后存起来，这个 BSON 就是一种更紧凑的 JSON。所以，即使在同一张表里面，它每一行数据的结构都可以是不一样的。当然，这样的灵活性也是有代价的，MongoDB 不支持 SQL，多表联查和复杂事务比较孱弱，不太适合存储一般的数据。
但是，对于商品参数信息，数据量大、数据结构不统一，这些 MongoDB 都可以很好的满足。我们也不需要事务和多表联查，MongoDB 简直就是为了保存商品参数量身定制的一样。
使用对象存储保存图片和视频
图片和视频由于占用存储空间比较大，一般的存储方式都是，在数据库中只保存图片视频的 ID 或者 URL，实际的图片视频以文件的方式单独存储。
现在图片和视频存储技术已经非常成熟了，首选的方式就是保存在对象存储（Object Storage）中。各大云厂商都提供对象存储服务，比如国内的七牛云、AWS 的 S3 等等，也有开源的对象存储产品，比如 MinIO，可以私有化部署。虽然每个产品的 API 都不一样，但功能大同小异。
对象存储可以简单理解为一个无限容量的大文件 KV 存储，它的存储单位是对象，其实就是文件，可以是一张图片，一个视频，也可以是其他任何文件。每个对象都有一个唯一的 key，利用这个 key 就可以随时访问对应的对象。基本的功能就是写入、访问和删除对象。
云服务厂商的对象存储大多都提供了客户端 API，可以在 Web 页面或者 App 中直接访问而不用通过后端服务来中转。这样，App 和页面在上传图片视频的时候，直接保存到对象存储中，然后把对应 key 保存在商品系统中就可以了。
访问图片视频的时候，真正的图片和视频文件也不需要经过商品系统的后端服务，页面直接通过对象存储提供的 URL 来访问，又省事儿又节约带宽。而且，几乎所有的对象存储云服务都自带 CDN（Content Delivery Network）加速服务，响应时间比直接请求业务的服务器更短。
国内的很多云厂商的对象存储对图片和视频，都做了非常多的针对性优化。最有用的是，缩放图片和视频转码，你只要把图片和视频丢到对象存储中，就可以随时获得任意尺寸大小的图片，视频也会自动转码成各种格式和码率的版本，适配各种 App 和场景。我只能说，谁用谁知道，真香！
将商品介绍静态化
商品介绍在商详页中占得比重是最大的，包含了大量的带格式文字、图片和视频。其中图片和视频自然要存放在对象存储里面，商品介绍的文本，一般都是随着商详页一起静态化，保存在 HTML 文件中。
什么是静态化呢？静态化是相对于动态页面来说的。一般我们部署到 Tomcat 中的 Web 系统，返回的都是动态页面，也就是在 Web 请求时，动态生成的。比如说商详页，一个 Web 请求过来，带着 SKUID，Tomcat 中的商详页模块，再去访问各种数据库、调用后端服务，动态把这个商详页拼出来，返回给浏览器。
不过，现在基本上没有系统会这么干了，你想，对于每个 SKU 的商详页，你每次动态生成的页面内容不是完全一样的么？生成这么多次，不仅浪费服务器资源，速度还慢，关键问题是，Tomcat 能能抗的并发量和 Nginx 完全不是一个数量级的。
商详页的绝大部分内容都是商品介绍，它是不怎么变的。那不如就把这个页面事先生成好，保存成一个静态的 HTML，访问商详页的时候，直接返回这个 HTML。这就是静态化。
商详页静态化之后，不仅仅是可以节省服务器资源，还可以利用 CDN 加速，把商详页放到离用户最近的 CDN 服务器上，让商详页访问更快。
至于商品价格、促销信息等这些需要频繁变动的信息，不能静态化到页面中，可以在前端页面使用 AJAX 请求商品系统动态获取。这样就兼顾了静态化带来的优势，也能解决商品价格等信息需要实时更新的问题。
小结
最后，我们再来对今天的内容复个盘。商品系统的存储需要提供商品的基本信息、商品参数、图片和视频以及商品介绍等等这些数据。商品的基本信息和商品参数分别保存在 MySQL 和 MongoDB 中，用 Redis 作为前置缓存，图片和视频存放在对象存储中，商品介绍随着商详页一起静态化到商详静态页中。
我把商品系统的存储绘制成下面这张图：
一起来看一下图，这样一个商品系统的存储最终的效果是什么样的？图中实线表示每访问一次商详页，需要真正传输的数据，虚线表示当商详页数据发生变化的时候才需要进行一次数据传输。用户打开一个 SKU 的商详页时，首先去 CDN 获取商详页的 HTML，然后访问商品系统获取价格等频繁变化的信息，这些信息从 Redis 缓存中获取。图片和视频信息，也是从对象存储的 CDN 中获取。
分析一下效果，数据量最大的图片、视频和商品介绍都是从离用户最近的 CDN 服务商获取的，速度快，节约带宽。真正打到商品系统的请求，就是价格这些需要动态获取的商品信息，一般做一次 Redis 查询就可以了，基本不会有流量打到 MySQL 中。
这样一个商品系统的存储的架构，把大部分请求都转移到了又便宜速度又快的 CDN 服务器上，可以用很少量的服务器和带宽资源，抗住大量的并发请求。
思考题
如果说，用户下单这个时刻，正好赶上商品调价，就有可能出现这样的情况：我明明在商详页看到的价格是 10 块钱，下单后，怎么变成 15 块了？你的系统是不是偷偷在坑我？
这样给用户的体验非常不好。你不要以为这是一个小概率事件，当你的系统用户足够多的时候，每时每刻都有人在下单，这几乎是个必然出现的事件。
课后请你想一下，该怎么来解决这个问题？欢迎你在留言区与我交流互动。
感谢你的阅读，如果你觉得今天的内容对你有所帮助，也欢迎把它分享给你的朋友。
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01 | 创建和更新订单时，如何保证数据准确无误？
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1716143665 拼课微信(26)
李玥 置顶2020-02-26hi，我是李玥。跟上节课一样，我还是在留言板上同步一下上节课的思考题，大家一起来学习探讨。
上节课我们讲了两种实现幂等的方法，课后呢，我也让你思考了下，在你负责开发的业务系统中，能不能用这节课中讲到的方法来实现幂等？除了这两种方法以外，还有哪些实现服务幂等的方法？
关于这个问题，我是这么看的。
其实总结下来这些实现幂等的方法，无非是两大类，一类是通过一些精巧的设计让更新本身就是幂等的，这种需要点儿运气，不是所有业务都适用的。另外，就是利用外部的、具备一致性的存储（比如说MySQL）来做冲突检测，你在设计幂等方法的时候一般都可以顺着这两个思路来开展。展开 10
2020-02-27mysql支持json数据类型了，是不是可以不用mongodb了，多一个数据库，系统就会更复杂作者回复: 是的，如果能满足业务需求的话，尽量不要用太多的技术。
7- 2020-02-27老师你好，商品介绍静态化的地方不太懂想请教一下
我们公司现在的做饭是前端页面直接通过ajax请求数据，我理解的是静态化之后，商品介绍这部分就不用请求接口了，那这部分数据也需要初始化吧？
所以，我的第1个问题是，商品介绍这部分数据是怎么初始化的呢？难道是初始化到html文件里吗？我的第1个问题是，商品介绍这部分数据是怎么初始化的呢？难道是初始化到html文件里吗？
第2个问题，如果问题1成立，那是不是没个商品的介绍都要写到一个html文件里？那几亿个sku怎么做呢，要几亿个html？不太可能吧
这块老师能展开说一下吗，不太懂具体的实现展开作者回复: 第一个问题，初始化的方式一般就是在商家后台修改了商详页中的商品介绍之后，重新生成一个该SKU的新的商详页HTML文件，这个HTML文件的内容直接就包含商品介绍等大段的文字。然后把这个HTML推送到CDN上，或者等CDN回源来拉取。
第二个问题，是的，每个SKU就会生成一个HTML。
对于像京东淘宝这样的超大规模电商，它们的做法又不一样了，它们的商详页会被划分得非常细，可能会被分为几十上甚至百部分内容，每一部分可能是静态化的HTML片段，也可能是走的缓存，或者是动态生成的，取决于后面支撑这一小块儿内容的系统了。 3 5 
2020-02-28希望老师可以再展开讲讲商品介绍静态化这一块，有些意犹未尽，还是想详细了解一下，感觉看到了些门道但还是有些模糊展开作者回复: 其实静态化都是“过时”的技术了。但是特定的场景还是非常有用。
现在的动态Web页面，都是用JS请求动态数据，在浏览器中填充内容。
早期的Web页都是Server端渲染，比如Java中的thymeleaf，FreeMarker 模板引擎，包括PHP本身就是个模板引擎，这些都是在服务端来填充好动态内容，再返回给浏览器的。
页面静态化就是利用这些模板引擎技术，事先就把页面中的动态内容填充好，生成一个一个静态的HTML。
这种静态化技术只适合页面内容很多，页面又不会经常变化的场景。比如我们电商的商详页，再比如很多新闻、咨询类的网站（一篇新闻发了之后很少会修改）。 1 3
2020-02-27请问elasticSearch可以替换mongoDB嘛？elasticSearch也可以通过Dynamic field mappings做到类似功能作者回复: 从动态字段这个功能上说，这俩数据库是可以互相替换的，哪个更好还是要看业务需求。
大多数场景下mongo写性能更好一些，ES更容易维护，功能也更丰富，但也有一些缺陷，比如深分页的问题，SQL支持还不是特别完善等等。
个人认为ES的前景更好一些，大家怎么看？ 1 3- 2020-02-27谁用谁知道，真香展开 2
2020-02-28下单的时候把请求的参数以及当前的价格做数据签名，后端接收到请求后拿数据库的数据校验签名，一致的话就说明数据没被篡改，也包含价格没改变这种情况。不过这么做会增加服务器负担，一定有更好的方式，期待一下。展开 1
2020-02-26前提是需要明确希望以用户当时看到的价格为准，还是以最新的价格为准。
1）以用户看到的价格为准.MVCC方式就行
2）最新的话，也是带上版本信息，不一致则提升。 1 1
2020-02-26下单前先调用校验价格的接口，如果价格已经发生了变化，提示用户刷新页面。 1
2020-03-02再将最终支付价格入库的时候肯定还要再做一次商品价格检验的，如果哪次前端网络抖动传过来的价格突然变0，不可能直接将这个价格入库的，对于这种改价的问题我觉得这是很正常的事情，商品前一刻卖10块，过了某个时间点卖15，说明商家这一刻就是要卖15的，至于用户看到的价格不一，提前友好提示用户就行了。因为商家调价也是预先准备好的。展开- 2020-03-01感谢老师的回答，去了解了一下cdn，大概了解了html静态化是咋回事
老师说的是把商品介绍，应该就是图文详情吧，后台编辑商品的图文详情的时候，把这部分生成一个文件或者什么，存到cdn，cdn有很多节点散布全国，前端用户访问的时候，cdn选择离用户最近的节点返回这个sku对应的数据
cdn就跟对象存储一样，我们直接把文件丢到cdn上，这样就避免了跟数据库的交互，但带来的问题就是cdn好多节点的存的都是相同文件，这个商品介绍要是进行了修改或者说前端页面改版的话，每个节点的文件都要重新刷，这样就很慢（不知道说的对不对）
可能因为这样才有了老师说的用js动态填充，不过这个我不太懂，去看了京东的商品详情页，也没看懂是怎么把数据填充到页面的，具体的动态是怎么个动法呢，跟我们正常使用ajax请求接口后填充数据有啥区别，这个时候cdn充当一个什么角色呢？希望老师和大神们看到了能不能展开说一下，谢谢展开作者回复: 我说的“js动态填充”就是用ajax请求接口填充数据。这个过程CDN不参与。
2020-03-01思考题，我的理解：所谓的修改价格其实是新增一条了价格记录，并且把老的记录下架，下单的时候带上当时的价格id，至于用户本次下单是否有效则取决于业务规则，允许就记录用户购买的价格信息，否则就报错
2020-03-01对于「使用MongoDB保存商品参数」这块，有个疑问🤔️，商品参数是由商品属性和商品属性项组成，比如一个商品的参数是“颜色:红色”，“颜色”就是商品属性，“红色”就是商品属性项，如果运营人员在管理后台把商品属性项“红色”改成“蓝色”，那么商品参数中所有包含“红色”的商品属性项都要随之更新，请问，存储在MongoDB中的商品参数怎么高效地更新？展开
2020-03-01思考题：商品中一个版本号字段和一个修改历史表，提交订单的时候根据订单号和版本确定商品的记录
2020-03-01能否在预生成订单号接口做价格校验呢？价格有变前端提示用户，作为一个用户更好接受。另外课程很棒，做了很多电商系统，但由于都是小吵小闹的创业阶段项目，没思考这些系统细节。
2020-03-01采用version就可以解决吧，保证用户在商详页和订单页查询的是同一版本的商详信息
或者订单页干脆使用之前商详页的信息展开
2020-03-01首先把打折时间的提示要有的，提高用户的体验；
其次价格上的校验也是必须的，根据客户端传的版本号，在后台查找是否有与之匹配的价格信息，如果有直接下单即可，如果没有，应该向前端返回错误信息，提示重新下单，为啥要重新下单是为了防止有人模拟请求，产生不必要的信息在数据库中，倘若数据量很大，就会有缓存穿透的可能；
最后，总结一下吧。以最新价格为准展开
2020-02-29李sir问题中的核心是"保证用户体验", 而不是"以用户看到的价格为准";
同时往深想一层, 还有一个隐形需求是: "保障商家权益";
于是尝试结合电商场景中同样会动态变化的"库存"的使用体验来回答下:
1. 当商家运营人员不论在[任意时间], 也不论[]单机/分布式场景]下, 更新时都需要获取一个写锁; 单机下一般是mysql更新锁, 分布式下当然就是各种实现的分布式锁; 在这个写锁还没有写成功时, 读请求无法进行;
2. 那么利用上述特性, 在客户真正提交订单时, 同步进行校验客户订单中的价格是否是最新价格并返回相应提示即可, 这里当然也需要使用缓存帮助性能提升.
对评论列表中[谭伟]同学的MVCC方案, 有一丝浅见:
读过mysql中MVCC的相关机制, 在[本节课后问题]的场景下, 如果使用MVCC, 只是把问题推迟了, 因为在使用MVCC的情况下, 面临的新的问题是:
1. 旧版本的价格何时失效?
2. 失效时瞬间, 又以哪个价格为准?
于是, 开发者又面临了新的, 同样的, 并且更复杂的一致性问题; 所以个人认为MVCC在此场景下不适用.
以上纯属个人看法, 期待李sir翻牌点评.展开作者回复: 说下我个人的看法，同学们提的这几个种方案，从技术上来说都可以解决问题。
焦点在于用户体验，如果使用锁来保证一致性，对用户来说要么提交的时候卡在那儿一会儿，要么返回“已变价，请重新下单”这样的错误提示，对用户来说，都不怎么友好。
我会在下节课上线的时候，来分享一下我的解决方案。
2020-02-29那只能在用户进入下单页面给一个价格变动的友好提示啦
2020-02-29老师想请教下，在存储商品参数的场景，用mysql的json类型存储与mongo, 如何做一下简单的权衡？不胜感激。展开作者回复: 存储的选择没有谁好谁不好，还是看场景和需求。
如果只是单纯的存商品参数，MongoDB这种文档数据库更专业一些。
如果从统一技术栈来考虑，使用MySQL JSON能满足需求的话，也是可以的。
