第八节：基于Lua+Redis实现 库存增加/扣减 和 流水表对账 方案实操
一. 前言
1. 什么时候扣减库存？有何弊端？
方案1：下单时扣减库存
优势：
(1) 能防止超卖 (有效避免多人同时下单导致超卖问题)
(2) 实时性强：下单就扣库存，确保库存及时更新
弊端：
(1).取消订单问题：如果用户取消订单或超时未支付，需要额外处理库存回滚的逻辑。
(2).恶意占用库存：如果用户不支付或支付失败，需要额外处理库存的恢复，会导致少卖。
(3).并发量高：下单并发量高，这个环节处理库存扣减会存在显著的热点问题。
方案2：支付成功在回调接口扣减库存
优势：
(1) 避免少卖和订单浪费：确保了库存的准确性，因为只有支付成功才会扣减库存。
(2) 避免取消订单问题：用户取消订单或超时未支付，无需额外处理库存的回滚。
(3) 并发量没那么高：支付成功回调的并发没有那么高，而且可以异步重试。
弊端：
(1) 超卖风险：比如用户支付成功了，但是没库存了，给用户的体验不好。
【解决方案：退款 或者 沟通延迟发货】
2. 本节目标
本节实操高并发下，如何基于redis扣减库存、增加库存，引入对账表的作用。
至于redis扣减完库存的后续操作，使用MQ也好，或者其他方案？不在本节探讨，后续的秒杀方案章节，会有详细介绍。
二. 方案实操
1. 初始化库存
模拟100个库存即可
/// <summary>
/// 01-初始化库存
/// </summary>
/// <returns></returns>
[HttpPost]
public IActionResult InitStock()
{
RedisHelper.Set("stock_001", 100);
return Json(new { status = "ok", msg = "初始化成功" });
}2. 扣减库存
先判断流水表中是否有记录→对库存进行相关校验→扣减库存→插入流水
/// <summary>
/// 03-扣减库存
/// </summary>
/// <param name="stockKey">库存的key</param>
/// <param name="streamHashId">流水表对应的HashId </param>
/// <param name="needStock">本次要扣减的库存数</param>
/// <param name="operationKey">本次要增加流水中的唯一编号,前端传递,可以用来做幂等</param>
/// <returns></returns>
[HttpPost]
public IActionResult DecreaseStock(string stockKey = "stock_001", string streamHashId = "stock:stream_001",
int needStock = 1, string operationKey = "id_123456")
{
//KEYS[1]=库存的key 【stock_001】
//ARGV[1]=本次要扣减的库存数 【1】
//ARGV[2]=流水对应hash的hashId 【stock:stream_001】
//ARGV[3]=本次要扣减的唯一编号 【id_123456 前端传递】
//string operationKey = $"id_{Guid.NewGuid():N}"; //改为前端传递
try
{
var luaScript = """
-- 检查流水表中是否已经执行过
if redis.call('hexists',ARGV[2], ARGV[3]) == 1 then
return redis.error_reply('The operation has already existed')
end
-- 判断库存的key是否存在
local current = redis.call('get', KEYS[1])
if current == false then
return redis.error_reply('key not found')
end
-- 判断库存是否为数字
if tonumber(current) == nil then
return redis.error_reply('current value is not a number')
end
-- 判断库存是否为0
if tonumber(current) == 0 then
return redis.error_reply('inventory is empty')
end
-- 判断库存数量是否小于扣减数量
if tonumber(current) < tonumber(ARGV[1]) then
return redis.error_reply('inventory is not enough')
end
-- 计算库存
local new_stock = tonumber(current) - tonumber(ARGV[1])
redis.call('set', KEYS[1], tostring(new_stock))
-- 获取Redis服务器的当前时间（秒和微秒）
local time = redis.call("time")
-- 转换为毫秒级时间戳
local currentTimeMillis = (time[1] * 1000) + math.floor(time[2] / 1000)
-- 使用哈希结构存储日志
redis.call('hset',ARGV[2], ARGV[3], cjson.encode({
action = "decrease",
from = current,
to = new_stock,
change = ARGV[1],
by = ARGV[3],
timestamp = currentTimeMillis
}))
return new_stock
""";
var result = RedisHelper.Eval(luaScript, stockKey, [needStock, streamHashId, operationKey]);
return Json(new { status = "ok", msg = "扣减成功", data = result });
}
catch (Exception ex)
{
return Json(new { status = "error", msg = "扣减失败", data = ex.InnerException.Message });
}
}3. 新增库存
先判断流水表中是否有记录→对库存进行相关校验→扣减库存→插入流水
/// <summary>
/// 02-增加库存
/// </summary>
/// <param name="stockKey">库存的key</param>
/// <param name="streamHashId">流水表对应的HashId </param>
/// <param name="needStock">本次要增加的库存数</param>
/// <param name="operationKey">本次要增加流水中的唯一编号,前端传递,可以用来做幂等</param>
/// <returns></returns>
[HttpPost]
public IActionResult AddStock(string stockKey = "stock_001", string streamHashId = "stock:stream_001",
int needStock = 1,string operationKey= "id_123456")
{
//KEYS[1]=库存的key 【stock_001】
//ARGV[1]=本次要增加的库存数 【1】
//ARGV[2]=流水对应hash的hashId 【stock:stream_001】
//ARGV[3]=本次要增加流水中的唯一编号 【eg： id_123456，前端传递】
//string operationKey = $"id_{Guid.NewGuid():N}"; //改为前端传递
try
{
var luaScript = """
-- 检查流水表中是否已经执行过
if redis.call('hexists', ARGV[2], ARGV[3]) == 1 then
return redis.error_reply('The operation has already existed')
end
-- 判断库存的key是否存在
local current = redis.call('get', KEYS[1])
if current == false then
return redis.error_reply('key not found')
end
-- 判断库存是否为数字
if tonumber(current) == nil then
return redis.error_reply('current value is not a number')
end
-- 计算库存
local new_stock = (current == nil and 0 or tonumber(current)) + tonumber(ARGV[1])
redis.call('set', KEYS[1], tostring(new_stock))
-- 获取Redis服务器的当前时间（秒和微秒）
local time = redis.call("time")
-- 转换为毫秒级时间戳
local currentTimeMillis = (time[1] * 1000) + math.floor(time[2] / 1000)
-- 使用哈希结构存储日志
redis.call('hset', ARGV[2], ARGV[3], cjson.encode({
action = "increase",
from = current,
to = new_stock,
change = ARGV[1],
by = ARGV[3],
timestamp = currentTimeMillis
}))
return new_stock
""";
var result = RedisHelper.Eval(luaScript, stockKey, [needStock, streamHashId, operationKey]);
return Json(new { status = "ok", msg = "增加成功", data = result });
}
catch (Exception ex)
{
return Json(new { status = "error", msg = "增加失败", data = ex.InnerException.Message });
}
}
三. 流水表原理
1 原理
采用hash结构，hashId-key-value，其中
hashId可以基于商品Id进行生成,
key可以用买家 id，下单的 token 以及扣减数量拼接到一起的。
value 中明确的记录了 本次扣减的变化的库存数、变化前的库存数 以及 变化后的库存数，还有 变化的操作ID 以及 变化的时间戳
2 流水表作用
(1) 幂等：当我们在lua脚本执行时，会先去查询下是否存在对应的流水，如果查询到了，则说明本次是一个重复请求，直接幂等掉
(2) 对账：Redis的库存扣减之后，数据库还是要扣减的，那么如何保证双方都一定成功呢，如何发现不一致的情况呢，那就需要这个流水了。
每一次扣减都有一条流水记录，这样就可以用Redis中的流水和数据库中的流水做核对，如果一致的话则没问题，但是不一致的话，
可能是丢消息了，或者系统执行异常了。这时候就需要人工介入来解决这个问题了
3 流水记录何时删除？
(1) 主动删除：流水对完帐后，主动删除
(2) 被动删除：商品下架后，对流水设置24小时到期，到期后基于redis的过期策略进行删除
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