亿级日活背后的技术挑战:如何构建高并发通用计数系统?------《亿级流量系统架构设计与实战》
引言
在刷短视频或社交媒体时,你可能随手就会点个赞。看似简单的"+1"动作,在亿级用户规模的系统中,背后隐藏着巨大的技术挑战。点赞数、转发数、粉丝数......这些具有累计性质的计数数据,如果处理不当,极易成为系统的瓶颈。
今天,我们就来深度解析计数服务的存储选型与架构设计。
一、 计数数据的业务画像
计数数据广泛存在于各类互联网产品中:
- 作品维度: 点赞数、分享数、评论数、转发数、收藏数。反映作品的受欢迎程度。
- 用户维度: 关注数、粉丝数、作品数、热度。直观展示用户的活跃度与影响力。
这些数据与银行余额等"强金融属性"数据不同,它们具有以下四个显著特点:
- 读写请求量巨大: 属于典型的高并发双重压力场景。
- 非产品绝对强依赖: 极端情况下,计数的短暂延迟或缺失不会导致核心功能不可用。
- 精确性要求与数值大小成反比: 用户在意前10个点赞,但在意的是10万还是10万零1个点赞。
- 可推导性: 计数值通常可以由底层的流水记录(如点赞记录表)反向审计得出。
二、 关系型数据库(MySQL)的困境
初学者往往倾向于直接使用 SELECT COUNT(*) FROM table。但在高并发场景下,这种做法无异于给数据库埋下"定时炸弹"。
1. InnoDB 的扫描成本
在 MySQL 的 InnoDB 引擎中,为了保证事务隔离性,COUNT(*) 需要一行行读取数据并累计。当数据量达到万级甚至百万级时,一次计数查询就会产生显著的 IO 压力。
2. 写入热点问题
即使我们单独开一张"计数表"记录总数,每次点赞都需要 UPDATE counter SET count = count + 1。在超高并发下,行锁竞争(Row Lock Contention)会直接导致数据库连接池枯竭。
三、 为什么 Redis 是计数的"最优解"?
与其在关系型数据库上缝缝补补(如加缓存、异步消息),不如直接将存储层切换为以内存为核心的 Redis。
1. 天生的原子增减
Redis 提供的 INCRBY、HINCRBY 命令是原子性的,能够完美支撑并发场景下的数值准确性,且单机性能极高。
2. 灵活的持久化保障
作为计数存储层,我们必须考虑数据丢失风险。Redis 提供了成熟的方案:
- RDB(快照): 定期全量备份,文件紧凑,适合快速恢复。
- AOF(日志): 记录每一条写指令。
- 建议配置:
appendfsync everysec。 - 折中方案: 每秒同步一次,即使发生机房级断电,最多也只丢失 1 秒的数据,这在计数业务中是完全可接受的。
3. 数据修复方案
由于计数数据具有可推导性,我们可以建立一套"离线/异步修正"机制:
方案: 周期性(如每小时或每天)通过扫描 MySQL 的原始流水记录统计总数,并对比修正 Redis 中的计数值。
四、 架构演进:从数据耦合到独立服务
为了保证系统的高可用,我们需要将计数逻辑从业务代码中解耦,抽象为独立的通用计数服务。
核心架构要点:
- 读写分离: 业务侧直接读取 Redis 快速展示;点赞动作通过消息队列(MQ)异步写入。
- 分布式集群: 使用 Codis 或 Redis Cluster 支撑海量 Key 的存储。
- 冷热隔离: 极高热度的作品(如大V发文)可以进一步引入本地缓存(Local Cache)进行汇总后再批量写入 Redis。
结语
计数系统虽小,却是分布式系统设计的缩影。在面对高并发挑战时,"解耦" 与"选型"比盲目扩容服务器更重要。将计数从关系型数据库中解放出来,利用 Redis 的高性能和灵活性,才能构建起一个既简洁又稳健的通用计数系统。