微信紅包的架構設計簡介
@來源於QCon某高可用架構群整理，整理朱玉華。
背景：有某個朋友在朋友圈咨詢微信紅包的架構，於是乎有了下面的文字（有誤請提出，謝謝）
概況：2014年微信紅包使用數據庫硬抗整個流量，2015年使用cache抗流量。
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微信的金額什麽時候算？
答：微信金額是拆的時候實時算出來，不是預先分配的，采用的是純內存計算，不需要預算空間存儲。。
采取實時計算金額的考慮：預算需要占存儲，實時效率很高，預算才效率低。 -
實時性：為什麽明明搶到紅包，點開後發現沒有？
答：2014年的紅包一點開就知道金額，分兩次操作，先搶到金額，然後再轉賬。
2015年的紅包的拆和搶是分離的，需要點兩次，因此會出現搶到紅包了，但點開後告知紅包已經被領完的狀況。進入到第一個頁面不代表搶到，只表示當時紅包還有。 -
分配：紅包裏的金額怎麽算？為什麽出現各個紅包金額相差很大？
答：隨機，額度在0.01和剩余平均值*2之間。
例如：發100塊錢，總共10個紅包，那麽平均值是10塊錢一個，那麽發出來的紅包的額度在0.01元～20元之間波動。
當前面3個紅包總共被領了40塊錢時，剩下60塊錢，總共7個紅包，那麽這7個紅包的額度在：0.01～（60/7*2）=17.14之間。
註意：這裏的算法是每被搶一個後，剩下的會再次執行上面的這樣的算法（Tim老師也覺得上述算法太復雜，不知基於什麽樣的考慮）。這樣算下去，會超過最開始的全部金額，因此到了最後面如果不夠這麽算，那麽會采取如下算法：保證剩余用戶能拿到最低1分錢即可。
如果前面的人手氣不好，那麽後面的余額越多，紅包額度也就越多，因此實際概率一樣的。
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紅包的設計
答：微信從財付通拉取金額數據郭萊，生成個數/紅包類型/金額放到redis集群裏，app端將紅包ID的請求放入請求隊列中，如果發現超過紅包的個數，直接返回。根據紅包的裸祭處理成功得到令牌請求，則由財付通進行一致性調用，通過像比特幣一樣，兩邊保存交易記錄，交易後交給第三方服務審計，如果交易過程中出現不一致就強制回歸。 -
發性處理：紅包如何計算被搶完？
答：cache會抵抗無效請求，將無效的請求過濾掉，實際進入到後臺的量不大。cache記錄紅包個數，原子操作進行個數遞減，到0表示被搶光。財付通按照20萬筆每秒入賬準備，但實際還不到8萬每秒。 -
通如何保持8w每秒的寫入？
答：多主sharding，水平擴展機器。 -
據容量多少？
答：一個紅包只占一條記錄，有效期只有幾天，因此不需要太多空間。 -
詢紅包分配，壓力大不？
答：搶到紅包的人數和紅包都在一條cache記錄上，沒有太大的查詢壓力。 -
一個紅包一個隊列？
答：沒有隊列，一個紅包一條數據，數據上有一個計數器字段。 -
有沒有從數據上證明每個紅包的概率是不是均等？
答：不是絕對均等，就是一個簡單的拍腦袋算法。 -
拍腦袋算法，會不會出現兩個最佳？
答：會出現金額一樣的，但是手氣最佳只有一個，先搶到的那個最佳。 -
每領一個紅包就更新數據麽？
答：每搶到一個紅包，就cas更新剩余金額和紅包個數。 -
紅包如何入庫入賬？
數據庫會累加已經領取的個數與金額，插入一條領取記錄。入賬則是後臺異步操作。 -
入帳出錯怎麽辦？比如紅包個數沒了，但余額還有？
答：最後會有一個take all操作。另外還有一個對賬來保障。
最近看了一篇文章，講微信紅包隨機算法的。感覺很不錯，所以自己實現了下，並進行了簡單測試。
算法
算法很簡單，不是提前算好，而是搶紅包時計算：
紅包裏的金額怎麽算？為什麽出現各個紅包金額相差很大？
答：隨機，額度在0.01和剩余平均值*2之間。
實現
實現上述算法的邏輯主要是：
public static double getRandomMoney(RedPackage _redPackage) {
// remainSize 剩余的紅包數量
// remainMoney 剩余的錢
if (_redPackage.remainSize == 1) {
_redPackage.remainSize--;
return (double) Math.round(_redPackage.remainMoney * 100) / 100;
}
Random r = new Random();
double min = 0.01; //
double max = _redPackage.remainMoney / _redPackage.remainSize * 2;
double money = r.nextDouble() * max;
money = money <= min ? 0.01: money;
money = Math.floor(money * 100) / 100;
_redPackage.remainSize--;
_redPackage.remainMoney -= money;
return money;
}
LeftMoneyPackage數據結構如下：
class RedPackage {
int remainSize;
double remainMoney;
}
測試時初始化相關數據是：
static void init() {
redPackage.remainSize = 30;
redPackage.remainMoney = 500;
}
測試結果
單詞測試隨機紅包
以上面的初始化數據（30人搶500塊），執行了兩次，結果如下：
// 第一次
15.69 21.18 24.11 30.85 0.74 20.85 2.96 13.43 11.12 24.87 1.86 19.62 5.97 29.33 3.05 26.94 18.69 34.47 9.4 29.83 5.17 24.67 17.09 29.96 6.77 5.79 0.34 23.89 40.44 0.92
// 第二次
10.44 18.01 17.01 21.07 11.87 4.78 30.14 32.05 16.68 20.34 12.94 27.98 9.31 17.97 12.93 28.75 12.1 12.77 7.54 10.87 4.16 25.36 26.89 5.73 11.59 23.91 17.77 15.85 23.42 9.77
對應圖表如下：
還有一張：
多次均值
可以看到，這個算法可以讓大家搶到的紅包面額在概率上是大致均勻的。
微信紅包的架構設計簡介