【小红书校招场景题】12306抢票系统

1 坐过高铁吧，有抢过票吗。你说说抢票系统对于后端开发人员而言会有哪些情况？

对于后端开发人员来说，开发和维护一个高铁抢票系统（如中国的12306）会面临一系列的挑战和情况。这些挑战主要涉及系统的性能、稳定性、数据一致性和用户体验。以下是一些具体情况和需要考虑的问题：

高并发处理：
- 高铁抢票系统特别是在节假日前后，会遭遇巨大的用户访问压力。系统需要能够处理成千上万的并发请求，这对服务器的处理能力和网络带宽提出了高要求。
- 解决方案可能包括使用负载均衡、增加服务器数量、优化服务器和网络资源的使用等。
实时数据同步：
- 票务信息需要实时更新，确保用户看到的信息是最新的。任何票务数据的延迟或错误都可能导致用户购票失败。
- 后端开发需要实现高效的数据同步机制，可能涉及消息队列、数据库事务、数据缓存等技术。
数据一致性：
- 在多个服务器和数据库之间保持数据一致性是一大挑战。例如，两个用户几乎同时抢同一张票时，系统必须确保票被正确地分配给其中一个用户，并及时反馈给另一个用户。
- 可以通过分布式锁、数据库锁等技术来处理这类问题。
抗攻击能力：
- 抢票系统常常是攻击的目标，包括但不限于DDoS攻击和爬虫攻击。这些攻击可能会导致系统瘫痪。
- 需要实施安全措施，如流量监控、IP黑名单、验证码等，来防止恶意攻击。
用户体验优化：
- 在高压和高期望的情况下，用户体验尤其重要。系统的响应时间、错误处理、用户界面的流畅性都直接影响用户的满意度。
- 后端需要与前端紧密合作，优化接口设计，减少响应时间，提供清晰的错误信息和用户指导。
系统监控和故障恢复：
- 系统需要有强大的监控功能，能够实时检测性能瓶颈和潜在的故障点。
- 同时，应有快速的故障恢复机制，包括数据备份、故障转移等，确保系统的高可用性。
合规性与隐私保护：
- 处理大量用户数据时，必须遵守相关的数据保护法律法规，保护用户的隐私。
- 开发人员需确保所有个人数据的安全存储和传输，实现合规的数据访问和处理流程。

这些挑战要求后端开发人员不仅要有扎实的编程和系统设计能力，还需要对分布式系统、网络安全和数据库管理有深入的了解。同时，创新和持续优化也是维持系统长期运行的关键。

2 现在我们来给12306抢票系统设计一个缓存，kv存什么？

设计12306抢票系统的缓存主要是为了提高系统响应速度和减轻数据库的压力。在这种场景下，我们需要缓存的数据应该是那些访问频率高且相对稳定的信息。对于12306这样的火车票预订系统，以下是一些关键的数据类型，它们适合被存储在KV（键值）缓存中：

车次信息：包括车次号、起始站、终点站、经停站、发车时间、到达时间等。这些信息通常不会频繁变动，但会被频繁查询。
票价信息：各种车次的不同座位类型（如硬座、软座、硬卧、软卧等）的票价。这些信息变动频率也不高，但经常需要被访问。
余票信息：每趟车次的各种座位类型的剩余票数。这是抢票系统中变动最频繁、查询最多的数据，需要实时或近实时更新。
用户会话信息：用户的登录状态、会话token等信息，这有助于快速进行用户身份验证和状态保持。
常用乘车人信息：用户可能保存的快速预订常用乘车人的信息，包括姓名、身份证号等。
预订历史和状态：用户的订单历史和当前的订单状态，这有助于用户快速查询和修改订单。
动态调度信息：例如列车晚点、维修、变更等紧急信息，虽然不是常态数据，但在需要时，快速访问这些信息非常关键。

3 针对12306的票价、余票、用户会话、常用乘车人、预定历史和状态以及动态调度等信息，你该怎么设计缓存中的kv格式？

针对12306抢票系统中的不同信息类型（票价、余票、用户会话、常用乘车人、预订历史和状态、动态调度信息），我们可以设计一个有效的缓存键值（KV）格式，以确保数据快速读取和更新。下面我会为每种数据类型提出一个具体的KV格式设计方案：

1. 票价信息

键（Key）："TicketPrice:{train_number}:{travel_date}:{class_type}"

train_number：车次编号
travel_date：出行日期
class_type：座位等级，例如硬座、软座、硬卧等

值（Value）：票价信息（数值）

2. 余票信息

键："TicketAvailability:{train_number}:{travel_date}:{class_type}"

train_number：车次编号
travel_date：出行日期
class_type：座位等级

值：剩余票数（数值）

3. 用户会话信息

键："UserSession:{session_id}"

session_id：会话标识符

值：用户的会话数据，如登录状态、最近活动等（JSON结构）

4. 常用乘车人信息

键："FrequentTraveller:{user_id}"

user_id：用户ID

值：用户的常用乘车人列表（JSON数组）

5. 预定历史和状态

键："BookingHistory:{user_id}:{booking_id}"

user_id：用户ID
booking_id：预订编号

值：预订的详细信息和状态（JSON结构）

6. 动态调度信息

键："TrainStatus:{train_number}:{travel_date}"

train_number：车次编号
travel_date：出行日期

值：列车的实时状态，如晚点、取消、变更路线等（JSON结构）

缓存设计注意事项：

数据序列化：为了更高效地存储和检索复杂的数据结构（如JSON），需要选择合适的序列化和反序列化方法。
缓存失效策略：对于频繁更新的数据（如余票信息和动态调度信息），采用较短的过期时间或基于事件的缓存失效机制。对于相对静态的数据（如票价信息），可以设置较长的过期时间。
缓存同步：确保当基础数据库更新时，相关的缓存数据也同步更新，以避免数据不一致的问题。
高可用性和容错性：在缓存系统设计中考虑使用多节点和数据复制策略，以提高系统的可用性和抵御单点故障的能力。

通过这种方式设计缓存，12306抢票系统可以实现数据的高效读取和更新，同时保持数据的一致性和系统的稳定性。