关于淘宝和12306的分析

转载一篇某博主写的关于淘宝和12306的分析

2012年在一家百强民企做电商副总，当时在极为艰苦的条件下带队开发了一个B2C（企业针对个人开展的电子商务活动——观察者网注）网站，走支付宝和银联支付通道，年营业额千万级（作者注：当然实在太少了，我只是说这个网站投入了实际的运营）。

也就在那个时候，我对12306嗤之以鼻，觉得他们做得太烂了，认为自己能带队花几百万半年时间做个好的出来。于是我狂妄地想做一个开源的订票系统给他们。我花了一个星期时间思考建立数据模型，思考到库存这一步的时候，我才发现，12306的库存复杂性比淘宝、京东高很多倍，运算量也大很多倍。传统的分布式数据库、缓存、负载均衡技术并不能恰好满足12306的需求。

在平时，12306也就是个正常的电商网站。但一到黄金周，12306就是一个全站所有商品都秒杀，所有SKU都是动态库存的变态。

即使不考虑线下既有的电话、代售点等渠道，要实现一个12306，最少最少也是千万级别的硬件投入（作者注：这是当时的估算，没有精算，可能与实际相差较大，总之，我说得不一定对，12306的业务也许没我说的那么复杂，但也绝不是某些人喷的那么简单），软件和人力另算。那些叫嚣只要40台服务器、只要2个架构师4个程序员、大谈分库分表和前端CDN的人们，只是纸上谈兵罢了。所谓初生牛犊不怕虎，做了三年CMS和BBS，就以这个经验来喷12306，未免太天真了。

媒体人喷12306，是他们不懂技术，没有能力和耐心来分析背后的难度。技术人员喷，则是因为大部分的技术人员在短时间思考时，容易陷入过于乐观的误区，经典的例子就是估算工作量，程序员们往往容易估算出一个超短的工期，把写程序的工作乐观地想象成了打字员照稿敲键盘的工作。

知乎那篇文章，我觉得不是*河蟹*。排名第一和第二的答案都说得很客观。淘宝技术是比12306强大很多倍，淘宝现在的系统也是花了10倍于12306的钱、时间和人才做起来的。根本原因还是铁路运力不能满足春运需求，淘宝也解决不了这个问题。

12306这一年来进步非常大。从前段动画验证码、分时段抢票，到后端去小型机、虚拟化、内存数据库的运用。可以说，12306是中国政府机关做的最强大的网站（电商系统），能在短短一两年内做出这样的改变，几乎是个奇迹，就连一些市场化的民企都望尘莫及，甚至一些上市公司都比不上它！（比如51job和ctrip）。

事非经过不知难，在网上批判12306的人，大部分还是形成了【国企=垄断+腐败+低效】的思维定势。小部分是真的轻视了它的难度。

至于12306一期工程3个亿（含硬件）贵不贵我不评价，我只提供一个数字供参考，百度一年的研发费用（不含硬件）是10亿，这个数字来自百度财报。网上能查到。3亿看起来好大一个数字，真用到超大型的电商系统、搜索引擎系统里面，其实也不算什么天文数字了。

再解释一下，为什么秒杀压力大，以及为什么12306的动态库存很复杂。

先说秒杀。

2013年12月25日前后，天猫搞了一个圣诞季积分兑换活动，持续几天。25号上午10点12分，放出了15000个天猫魔盒（淘宝集市有人卖，大概190-230块），从成交记录上看，是19秒内全部抢完。

实际上，我也参加秒杀了，那天的题目特别简单（请输入xxx汉字的拼音首字母），我应该是5秒内答题完成并提交订单，结果告诉我排队的人太多，挤不进去，并提示14秒以后重试。人太多就是因为题目太简单了，门槛越低，5秒内挤进去的人也越多嘛，如果题目换成【2克浓度为3%的U235在大亚湾核电站能发多少KW的电】，5分钟之内也不会有1万5千人跟我竞争。

我想，14秒以后哪还有我的事情呀，于是重新答题秒杀，结果出现了服务器错误的页面。反复刷新几次，就告诉秒杀结束了。

在群里问了一下同事，有不到10个人回答我，都说没秒到（也可能秒到的人闷声发大财，不回复我）。

淘宝是什么技术水平呢，淘宝有至少4000技术人员，至少4万台服务器（这都是两年前的公开数据了，按规定可以谈论），2013年11月11日成交额351亿，2012年全年成交额超过1万亿。

淘宝拥有各种自主研发团队：服务器、交换机（网上可以搜索到淘宝公开的绿色服务器开放标准）；操作系统（LinuxKerneltaobao版，yunos手机操作系统是阿里云的，暂时不计入）、Web服务器（Tengine）、Java语言虚拟机（JVMtaobao版）、数据库（MySQL内核taobao版，google和facebook也有自己的版本，HBase淘宝版、还有自己全部从头开发的OceanBase）、负载均衡器（LVS，LVS始创人就在淘宝，担任研究员）、Java运行容器（Jboss，其创始人之一，王文彬，也在淘宝，担任副总裁）。

淘宝还有数不清的开源项目和中间件，如高性能Java通信中间件HSF、分布式数据库中间件TDDL、异步消息系统notify等等等等。

以淘宝这样的技术水平，也不能做到秒杀时让每个用户都没有拥挤感，为什么呢？

一是要尊重物理原理，一台服务器一秒钟能承受的计算量是有极限的，任你怎么优化，采用多高效的算法和编程语言，都突破不了某个极限，比方说汽车发动机驱动的F1赛车至今也不能突破400公里的时速（超音速推进号那个1千多公里的时速不能算，那是飞机引擎驱动的）。再往深了说，就不容易懂了。感兴趣的可以从著名的C10K问题开始看起。

二是要考虑经济效益，十一黄金周的时候，北京主城区到八达岭长城的路堵得严严实实，但不能因为黄金周的高峰，就把这段路修成长安街那样10车道的高速公路。否则的话，花费天文数字（真的是天文数字，12306那3个亿大概只够修1-3公里）。修了一段路，黄金周是可以飙到80公里/小时了，可平时呢，拿来给两边的居民晒谷子？

淘宝目前的硬件和带宽数量，已经超出日常运营的需求了，就是留了相当大的余量给大促销（众所周知的是双十一，双十二，其实基本每个季度都有大促销，每个月都有促销，甚至天天都在促销——聚划算）。amazon当年就是为了应对黑色星期五的大促销购置了大量的服务器，平时订单量没那么大了，amazon就把富余的服务器拿来搞云计算了。顺便说一下，阿里云是当今中国第一世界数一数二的云计算服务商，和amazon走的路也有点像。

再说动态库存。

淘宝秒杀天猫魔盒的时候，只有一个商品（行话叫做SKU），它的库存是15000个。有一个人秒杀到了，库存就减1，19秒卖完的，一秒要成功产生789 个订单（下订单的请求可能是8万个，只是可能啊，非实际数字，也可能是1万个，用于说明一下壮观程度）。想象一下，你在广场上卖火车票，一秒钟有8万人举着钱对你喊：卖给我！

上过大学的人都知道，比秒小的时间单位还有毫秒、皮秒、飞秒。但交易系统登记一个交易可不像原子绕着原子核跑一圈那么简单，它要做这些事：检查是否恶意访问、取到系统时间、取到顾客默认收货地址、核对顾客秒杀资格（当时的规定是天猫T2.T3达人）、生成订单号、把顾客ID系统时间订单号收货地址写入订单系统、扣除顾客天猫积分、商品库存减一、给顾客打标记（每人只能秒一个，下次不能秒了）等等，这每一件事都要花费毫秒级别的时间，这些操作加起来的时间可能是接近1秒级别的，但由于淘宝的服务器比较强悍，而且采用了分布式和集群技术，结果比1秒理想一点。但即使有1万台服务器，也不能把这个时间稀释成万分之一秒，因为，商品只有一种，它有15000个库存，对应的数据库记录只有一行，所有的交易请求都要到这里来处理。

能不能把这15000个拆分成5000个商品并分配到5000台服务器上呢？那样不就可以5000台服务器同时处理了吗？答案是不能，首先，5000个商品，意味着有5000个商品详情页，5000个购买按钮，这对前期的营销、引流是个灾难。基本上就没法做引流入口了，显然这违背了商业管理原则，人为增加了信息混乱程度。其次，天猫魔盒秒杀也不是啥大事，即使按官方标价399元来计算，也就6百万的交易。如果6百万的交易要花费那么大的配套成本，那就太不划算了。再次，淘宝有十几亿商品，这十几亿商品的展示交易和管理，本来就是分布到上万台服务器上去了。没有必要再把每个商品按库存拆成多个商品了。

这789人抢到了，还不一定会付款（99积分换天猫魔盒还好一点，不需要去网银，成本也极低，大部分是会付款的，3999秒杀iPhone5S就不一定，有人可能网银有问题，有人可能改变主意不想要了），所以就又带来订单取消重新恢复库存的问题。还有想要的消费者们，会认为还有机会，继续在前台刷一会儿，最终这个秒杀会被热情的消费者们猛刷30秒到1分钟。

一分钟过去了，服务器终于可以喘口气了吧？等等，还有超卖，原来，某两台服务器在同一毫秒都拿到了锁，都去减了库存，15000个库存，被下了15500 个订单，又得取消一部分订单。。。如果采用单线程独占锁，是可以做到同时只有一个服务器线程减库存的，但那样就对并发高峰的能力就差了好多了。8万人举着钱，可能只有8个人能下单成功，这个拥挤狂热的抢购就要持续10分钟以上。平时秒个天猫魔盒，10分钟也就10分钟吧，双十一就惨了，收银台一下子减少了 90%，还想做到350亿，要么做梦，要么再加10倍服务器和带宽。所以，商业是不完美的，要在绝对正确和绝对的快速之间做个取舍，保证相对快速又极为正确，允许一定的库存错误和超卖（具体允许多少我也不知道）。

好了，讲了这半天淘宝，可以说12306了吧？

我以北京西到深圳北的G71次高铁为例（这里只考虑南下的方向，不考虑深圳北到北京西的，那是另外一个车次，叫G72），它有17个站（北京西是01号站，深圳北是17号站），3种座位（商务、一等、二等）。表面看起来，这不就是3个商品吗？G71商务座、G71一等座、G71二等座。大部分轻易喷 12306的技术人员（包括某些中等规模公司的专家、CTO）就是在这里栽第一个跟头的。

实际上，G71有136*3=408种商品（408个SKU），怎么算来的？请看：

如果卖北京西始发的，有16种卖法（因为后面有16个站），北京西到：保定、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门、深圳。。。。都是一个独立的商品，

同理，石家庄上车的，有15种下车的可能，以此类推，单以上下车的站来计算，有136种票：16+15+14....+2+1=136。每种票都有3种座位，一共是408个商品。

好了，再看出票时怎么减库存，由于商务、一等、二等三种座位数是独立的，库存操作也是一样的，下文我就不再提座位的差别的，只讨论出发与到达站。另外，下文说的是理论世界的模型，不是说12306的数据库就是这么设计的。

旅客A买了一张北京西（01号站）到保定东（02号站）的，那【北京西到保定东】这个商品的库存就要减一，同时，北京西到石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门、深圳等15个站台的商品库存也要减一，也就是说，出一张北京到保定东的票，实际上要减16个商品的库存！

这还不是最复杂的，如果旅客B买了一张北京西（01号站）到深圳北（17号站）的票，除了【北京西到深圳北】这个商品的库存要减一，北京西到保定东、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门等15个站台的商品库存也要减1，保定东到石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门、深圳北等15个站台的商品库存要减 1。。。总计要减库存的商品数是16+15+14+……+1=120个。

当然，也不是每一张票都的库存都完全这样实时计算，可以根据往年的运营情况，在黄金周这样的高峰时段，预先对票做一些分配，比如北京到武汉的长途多一点，保定到石家庄的短途少一点。我没有证据证实铁道部这样做了，但我相信，在还没有12306网站的时候，铁道部就有这种人工预分配的策略了。

想象一下，8万人举着钱对你高喊：卖给我。你好不容易在钱堆里找到一只手，拿了他的钱，转身找120个同事，告诉他们减库存，而这120 个同事也和你一样被8万人围着；也和你一样，每卖出一个商品要找几十个人减库存……这就是12306动态库存的变态之处。比你平时买东西的任何网站的库存机制都复杂几十上百倍。

再说一下抢票插件，机器永远比人快，当你好不容易从8万人里突出重围，来到了柜台前，你发现，我操，来了10万根绑着钱的竹竿，而且当有退票出来的时候，你要闯过3层人肉才能接近柜台，竹竿在8个人身后一伸，钱就到了柜台前。你低头看了一眼手机，票就没了，竹竿却永远在那里伸着，永不低头，永不眨眼。如果没有这10万根竹竿，虽然你很可能还是抢不到票，但不至于沮丧成这样：我TM为什么总是手最慢的一个？！！

防机器人抢票，也不是加个图片验证码那么简单。我写过文章系统性分析过，图片验证码有6种机器暴力破解的办法，抢票插件用的是我说的第三种，OCR识别（光学字符识别——观察者网注）。Google采用的Wave波形字母已经能比较好地防住机器OCR了，ems.com.cn上的验证码就是反面教材，机器OCR成功率接近100%，12306的比ems的图片验证码强一点。不过，验证码设置得复杂一点吧，人们要喷：这只是便宜大学生和办公室白领，农民工连26个字母都认不齐，怎么搞？搞动画验证码吧，也有人喷，视力不好的人怎么办？最后验证码搞得太简单了，皆大欢喜了，其实最高兴的是开发抢票插件的公司。

就算采用了机器完全不可能识别的验证码，也防不住社会工程学的破解办法。招募一堆网吧打游戏的青少年朋友，每成功输入50个验证码给1块钱，或者等值的虚拟货币、游戏装备，我保证想赚这个钱的人数不胜数。这点钱对转卖车票的利润而言，是可以接受的成本。有没有什么技术可以防住社会工程学的破解办法呢？能防住网吧青少年的验证码只有【2克浓度为3%的U235在大亚湾核电站能发多少KW的电】。

以上讨论只是把12306当成和淘宝一样没有历史包袱从零起步的交易系统，实际上，它不是，它后面的票池，还有电话售票、火车站售票、代售点售票等多个传统渠道要服务。除了客运服务，12306还有全国最大（很可能也是全球最大）的大宗物资货运系统。

架空政策（包括定价政策、警方打击黄牛政策、身份验证政策）谈技术，是不可能解决春运抢票困局的，要想让春运的时候每个人在12306抢票都毫无拥挤感（但不一定能抢到票，铁路运力摆在那），那就是逼着12306买一大堆服务器对付春运，春运过去后，成为跟amazon一样牛逼的云计算服务商。和逼北京修一条10车道的高速公路去八达岭长城一个道理。

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