摘要：記錄下整體的設(shè)計思路以及運(yùn)營過程中的各種問題。如果錢是負(fù)數(shù)了，還得從已生成的小紅包中抽取回來將紅包放入隊列之中創(chuàng)建紅包失敗，請檢查參數(shù)生產(chǎn)和之間的隨機(jī)數(shù)，但是概率不是平均的，從到方向概率逐漸加大。

公司前段時間根據(jù)業(yè)務(wù)方需求需要做一個搶紅包的活動，網(wǎng)上也搜索了很多資料。記錄下整體的設(shè)計思路以及運(yùn)營過程中的各種問題。

1.紅包支持配置開始時間、結(jié)束時間、類型（隨機(jī)金額或固定金額）、單個最小紅包金額、單個最大紅包金額

2.可領(lǐng)取紅包的業(yè)務(wù)條件（根據(jù)業(yè)務(wù)信息指定某些滿足條件的人可以搶）

難點(diǎn)1：紅包算法（根據(jù)紅包配置最大、最小金額、數(shù)量生成符合條件的紅包集合）

因?yàn)榧t包有配置單個紅包的最大和最小金額，所以不能完全使用隨機(jī)分配的方式。

所以要求：

? ? * 單個紅包金額既要大于最小金額，又要小于最大金額
? ? * 根據(jù)紅包總金額和個數(shù)要正好將錢分完

* 單個紅包精確到分，也就是小數(shù)點(diǎn)后兩位

實(shí)現(xiàn)代碼：

    /*
    * @todo 設(shè)置隨機(jī)紅包金額
    * return array
    */
    public function setRandMoney()
    {
        $result = [];
        //取小數(shù)點(diǎn)后兩位將金額乘100
        $this->total = $this->total * 100;//紅包總金額
        $this->min = $this->min * 100;//單個紅包最小金額
        $this->max = $this->max * 100;//單個紅包最大金額
        //獲取紅包平均金額
        $average = $this->total / $this->num;

        for ($i = 0; $i < $this->num; $i++) {
        //因?yàn)樾〖t包的數(shù)量通常是要比大紅包的數(shù)量要多的，因?yàn)檫@里的概率要調(diào)換過來。
        //當(dāng)隨機(jī)數(shù)>平均值，則產(chǎn)生小紅包
        //當(dāng)隨機(jī)數(shù)<平均值，則產(chǎn)生大紅包
            if (rand($this->min, $this->max) > $average) {
        // 在平均線上減錢
                $temp = $this->min + $this->xRandom($this->min, $average);
                $result[$i] = $temp;
                $this->total -= $temp;
            } else {
        // 在平均線上加錢
                $temp = $this->max - $this->xRandom($average, $this->max);
                $result[$i] = $temp;
                $this->total -= $temp;
            }
        }
        // 如果還有余錢，則嘗試加到小紅包里，如果加不進(jìn)去，則嘗試下一個。
        while ($this->total > 0) {
            for ($i = 0; $i < $this->num; $i++) {
                if ($this->total > 0 && $result[$i] < $this->max) {
                    $result[$i]++;
                    $this->total--;
                }
            }
        }
      // 如果錢是負(fù)數(shù)了，還得從已生成的小紅包中抽取回來
        while ($this->total < 0) {
            for ($i = 0; $i < $this->num; $i++) {
                if ($this->total < 0 && $result[$i] > $this->min) {
                    $result[$i]--;
                    $this->total++;
                }
            }
        }
        if (!empty($result)) {
            //將紅包放入隊列之中
            foreach ($result as $val) {
                $this->redis->lPush($this->redpack_money_queue . $this->act_id, $val / 100);
            }
            return ["code" => "0", "msg" => "success"];
        }
        return ["code" => "1", "msg" => "創(chuàng)建紅包失敗，請檢查參數(shù)"];

    }


    /**
     * 生產(chǎn)min和max之間的隨機(jī)數(shù)，但是概率不是平均的，從min到max方向概率逐漸加大。
     * 先平方，然后產(chǎn)生一個平方值范圍內(nèi)的隨機(jī)數(shù)，再開方，這樣就產(chǎn)生了一種“膨脹”再“收縮”的效果。
     */
    private function xRandom($bonus_min, $bonus_max)
    {
        $sqr = intval($this->sqr($bonus_max - $bonus_min));
        $rand_num = rand(0, ($sqr - 1));
        return intval(sqrt($rand_num));
    }

    private function sqr($n)
    {
        return $n * $n;
    }

因?yàn)槿∽钚『妥畲蠼痤~之間隨機(jī)數(shù)的時候使用了intval()函數(shù)導(dǎo)致該算法只能處理整數(shù)，故在處理的時候?qū)⒔痤~乘100 ，在最后入隊列的時候再將其 除100，這樣就將其精確到小數(shù)點(diǎn)后兩位。

難點(diǎn)2：高并發(fā)時對服務(wù)器的訪問壓力
類似搶紅包、1元搶購，秒殺等業(yè)務(wù)場景都是在同一時間大量請求堆積到服務(wù)器，從而導(dǎo)致服務(wù)器資源緊張，程序處理不過來。那么我們要做的就是將流量控制住，不讓大量的請求透過web服務(wù)器直接打到數(shù)據(jù)庫層。那么從用戶訪問url到收到返回結(jié)果整體流程是什么樣子呢？

客戶端層，用戶在微信中打開URL，DNS解析域名至服務(wù)器

web服務(wù)器層， Apache、Nginx或Tomcat等

服務(wù)器層，分配php-fpm進(jìn)程，代碼接收參數(shù)進(jìn)行邏輯處理

數(shù)據(jù)持續(xù)化層次，將結(jié)果保存至mysql或Redis層次

客戶端層優(yōu)化方案：（限流）

前端URL使用html靜態(tài)頁面顯示內(nèi)容，并將頁面顯示圖片盡量壓縮，減少服務(wù)器帶寬壓力。推薦使用base64解碼圖片

使用連接池控制流量，用戶點(diǎn)擊搶紅包時，發(fā)起ajax請求，調(diào)用后臺使用java寫的redis incr 接口，每次調(diào)用則鍵值 +1，并將自增id返回，當(dāng)后臺代碼處理完后再將其鍵值減掉，因?yàn)?b>incr自增為原子級別，所以前端可以根據(jù)當(dāng)前有多少用戶在等待中。 根據(jù)自身服務(wù)器配置以及業(yè)務(wù)場景預(yù)估N多請求會導(dǎo)致服務(wù)器出現(xiàn)問題，如果當(dāng)前等待處理的請求數(shù)大于N則前端提示用戶 "當(dāng)前請求過多，請稍后再試"，反之則可以正常發(fā)起請求。

Web層優(yōu)化方案（lua+nginx實(shí)現(xiàn)頻率控制）

Nginx來處理訪問控制的方法有多種，實(shí)現(xiàn)的效果也有多種，訪問IP段，訪問內(nèi)容限制，訪問頻率限制等。

用Nginx+Lua+Redis來做訪問限制主要是考慮到高并發(fā)環(huán)境下快速訪問控制的需求。

Nginx處理請求的過程一共劃分為11個階段，分別是：

`post-read、server-rewrite、find-config、rewrite、post-rewrite、 preaccess、access、post-access、try-  files、content、log`.


在openresty中，可以找到：

`set_by_lua`，`access_by_lua`，`content_by_lua`，`rewrite_by_lua`等方法。

那么訪問控制應(yīng)該是，`access`階段。

2.根據(jù)請求的ip段來控制訪問流量，每次接收到搶紅包的url后將redis連接池中id自增，當(dāng)超過某個峰值時跳轉(zhuǎn)到等待頁。
具體配置方案參考：http://homeway.me/2015/08/11/...

php代碼層（防止出現(xiàn)發(fā)多、重復(fù)領(lǐng)取、權(quán)限等情況）

使用redis queue 隊列功能來控制超發(fā)的情況，將每個算出來的小紅包lpush至隊列中，每次收到請求后消費(fèi)最后一個小紅包，因?yàn)閞edis的的隊列為阻塞模式，所以當(dāng)隊列中為空時是不返回數(shù)據(jù)的，也就可以保證出現(xiàn)并發(fā)時不會一個紅包分配給多人。

使用 redis list集合來控制重復(fù)領(lǐng)取的情況，每次接收到請求后將用戶id放置已領(lǐng)取的集合中（這點(diǎn)很重要，一定要在消費(fèi)隊列前放置集合中，要不會出現(xiàn)因?yàn)椴l(fā)導(dǎo)致重復(fù)領(lǐng)取），消費(fèi)成功則跳出，反之則將其移出已領(lǐng)取集合。

因?yàn)闃I(yè)務(wù)需求處理起來很繁瑣，所以在活動創(chuàng)建的時候就根據(jù)活動規(guī)則將可領(lǐng)取的人員放置集合中，權(quán)限判斷可以使用待領(lǐng)取集合來控制。

以下為我的代碼實(shí)現(xiàn)（小菜一枚，大神勿噴）

   /*
    * @todo 獲取紅包金額
    * @return array
    */
    public function doRush()
    {
        $act_info = $this->getPackInfo($this->act_id);
        if(empty($act_info)){
            return ["code"=>"1","msg"=>"活動信息錯誤，請聯(lián)系管理員"];
        }
        if($act_info["start_time"] > now()){
            return ["code"=>"2","msg"=>"紅包尚未開搶,請稍后再試"];
        }

        if($act_info["end_time"] <= now()){
            return ["code"=>"1","msg"=>"活動已結(jié)束"];
        }
         //將請求用戶先放置已領(lǐng)取的集合中
        if(!$this->redis->sAdd($this->rushed_list_key,$this->user_id)){
            return ["code"=>"1","msg"=>"每個紅包只能領(lǐng)取一次哦"];
        }
        $money = $this->redis->lPop($this->redpack_money_queue);
        if(empty($money)){
            $this->redis->sRem($this->rushed_list_key,$this->user_id);
            return ["code"=>"1","msg"=>"您來完了呦，紅包已搶光"];
        }

        //將已搶的用戶和金額記錄至隊列中
        $add_res = $this->amountAdd($money);
        if($add_res["code"] != 0){
            return ["code"=>"1","msg"=>"系統(tǒng)繁忙，請稍后再試"];
        }
        return ["code"=>"0","msg"=>"success","data"=>$money."元"];

    }

數(shù)據(jù)層（使用異步持續(xù)化）

用戶領(lǐng)取成功后，將用戶id及領(lǐng)取的金額存至已領(lǐng)取的redis queue中，異步進(jìn)程根據(jù)其中的user_id和money值將其數(shù)據(jù)更新至mysql表中

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補(bǔ)充說明：
本人第一次將實(shí)際開發(fā)過程以及想法落實(shí)到書面上，對于我這種小菜來說已經(jīng)很不錯了，懇求各位大神勿噴。其中紅包算法和一些處理方案也是第一次接觸，參考了網(wǎng)上很多資料，學(xué)到了很多。如果你有更好的方案的話多多交流~~

                                                                                                                                ----PHP小菜一枚------