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微信红包实现原理猜想

字号+ 作者:admin 来源:seo博客 2020-09-08 19:30 我要评论( )

以下内容来源于QCon某高可用架构群聊天记录整理背景:有某个朋友咨询微信红包的架构,在官方或非官方同学的解释和讨论中得出以下讨论内容,在此期间有多个同学发红......

以下内容来源于QCon某高可用架构群聊天记录整理背景:有某个朋友咨询微信红包的架构,在官方或非官方同学的解释和讨论中得出以下讨论内容,在此期间有多个同学发红包做现网算法测试。

抢红包过程

当有人在群里发了一个N人的红包,总金额M元,后台大概发生的事情如下:

一、发红包后台操作:

在数据库中增加一条红包记录,存储到CKV,设置过期时间;

在Cache(可能是腾讯内部kv数据库,基于内存,有落地,有内核态网络处理模块,以内核模块形式提供服务))中增加一条记录,存储抢红包的人数N

二、抢红包后台操作:

抢红包分为抢和拆,抢操作在Cache层完成,通过原子减操作进行红包数递减,到0 就说明抢光了,最终实际进入后台拆操作的量不大,通过操作的分离将无效请求直接挡在Cache层外面。这里的原子减操作并不是真正意义上的原子减操作,是 其Cache层提供的CAS,通过比较版本号不断尝试,存在一定程度上的冲突,冲突的用户会放行,让其进入下一步拆的操作,这也解释了为啥有用户抢到了拆开发现领完了的情况。

拆红包在数据库完成,通过数据库的事务操作累加已经领取的个数和金额,插入一条领取流水,入账为异步操作,这也解释了为啥在春节期间红包领取后在余额中看不到。拆的时候会实时计算金额,其金额为1分到剩余平均值2倍之间随机数,一个总金额为M元的红包,最大的红包为 M * 2 /N(且不会超过M),当拆了红包后会更新剩余金额和个数。财付通按20万笔每秒入账准备,实际只到8万每秒。

FAQ

既然在抢的时候有原子减了就不应该出现抢到了拆开没有的情况?这里的原子减并不是真正意义上的原子操作,是Cache层提供的CAS,通过比较版本号不断尝试。

cache和db挂了怎么办?主备 +对账

有没有红包个数没了,但余额还有情况?没有,程序最后会有一个take all操作以及一个异步对账保障。

为什么要分离抢和拆?

总思路是设置多层过滤网,层层筛选,层层减少流量和压力。这个设计最初是因为抢操作是业务层,拆是入账操作,一个操作太重了,而且中断率高。从接口层面看,第一个接口纯缓存操作,搞压能力强,一个简单查询Cache挡住了绝大部分用户,做了第一道筛选,所以大部分人会看到已经抢完了的提示。

抢到红包后再发红包或者提现,这里有什么策略吗?大额优先入账策略

有没有从数据上证明每个红包的概率是不是均等?不是绝对均等,就是一个简单的拍脑袋算法。

拍脑袋算法,会不会出现两个最佳?会出现金额一样的,但是手气最佳只有一个,先抢到的那个最佳。

发红包人的钱会不会冻结?是直接实时扣掉,不是冻结。

采用实时算出金额是出于什么考虑?实时效率更高,预算才效率低下。预算还要占额外存储。因为红包只占一条记录而且有效期就几天,所以不需要多大空间。就算压力大时,水平扩展机器是。

测试二:知乎用户“马景铖”的实验:

这里给出一份100样本的调查抽样样本数据,并提出自己的猜测。

1. 钱包钱数满足截尾正态随机数分布。大致为在截尾正态分布中取随机数,并用其求和数除以总价值,获得修正因子,再用修正因子乘上所有的随机数,得到红包价值。

这种分布意味着:低于平均值的红包多,但是离平均值不远;高于平均值的红包少,但是远大于平均值的红包偏多。

微信红包实现原理猜想

图1. 钱包价值与其频率分布直方图及其正态拟合

但看分布直方图并不能推出它符合正态分布,但是考虑到程序的简洁性和随机数的合理性,这是最合乎情理的一种猜测。

2. 越是后面的钱包,价值普遍更高

微信红包实现原理猜想

图2. 钱包序列数与其价值关系曲线

从图2中的线性拟合红线可以看到,钱包价值的总体变化趋势是在慢慢增大,其变化范围大约是一个绿色虚线上下界划出的“通道”。(曲线可以被围在这么一个正合乎常规的“通道”中,也从侧面反映了规律1的合理性,说明了并不是均匀分布的随机数)

从另一个平均数的图中也可以看出这一规律。

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图3. 平均数随序列数的变化曲线

在样本中,1000价值的钱包被分成100份,均值为10。然而在图3中我们可以看到在最后一个钱包之前,平均数一直低于10,这就说明了一开始的钱包价值偏低,一直被后期的钱包价值拉着往上走,后期的钱包价值更高。

3. 当然平均数的图还可以透露出另一个规律,那就是最后的那一个人往往容易走运抽得比较多。因为最后那一个人是钱包剩下多少就拿多少的,而之前所有人的平均数都低于10,所以至少保证了最后一个人会高于平均值。在本样本中,98号钱包抽到35,而最后一份钱包抽到46。

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综上,根据样本猜测:

1. 抽到的钱大多数时候跟别人一样少,但一旦一多,就容易多很多。

2. 越是抽后面的钱包,钱越容易多。

3. 最后一个人往往容易撞大运。

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