一、系统架构设计：微服务拆分与解耦

1.1 服务边界划分

优惠券系统的核心功能可拆分为四大微服务：

• 优惠券模板服务：管理优惠券规则（满减、折扣、通用券等）、有效期、适用范围等元数据。采用领域驱动设计（DDD），将模板属性抽象为值对象（Value Object），如DiscountRule、ValidityPeriod。
• 优惠券发放服务：处理用户领券逻辑，支持批量发放、定向发放等场景。需与用户系统、营销活动系统交互，通过事件驱动架构（EDA）解耦依赖。
• 优惠券核销服务：校验优惠券有效性（是否过期、是否满足使用条件），与订单系统深度集成。采用异步消息（如Kafka）通知订单系统扣减优惠金额，避免同步调用超时。
• 优惠券分析服务：实时统计优惠券发放量、使用率、ROI等指标，为运营提供数据支持。基于Flink构建流式计算，将结果写入ClickHouse供BI查询。

1.2 通信协议选择

• 同步通信：gRPC用于内部服务调用，支持HTTP/2多路复用，降低延迟。
• 异步通信：Kafka处理高并发事件（如领券成功通知），分区数按业务场景配置（如用户ID哈希分区）。
• API网关：采用Spring Cloud Gateway实现路由、限流、鉴权，支持JWT令牌验证。

二、数据模型设计：高并发写入的挑战

2.1 数据库分库分表

• 用户优惠券表：按用户ID哈希分库，每个库再按优惠券ID范围分表。例如，10个库、每库100张表，支持亿级数据存储。
• 模板表：单库单表，因模板更新频率低，读多写少。
• 分布式ID生成：使用雪花算法（Snowflake）生成优惠券ID，包含时间戳、机器ID和序列号，确保全局唯一。

2.2 缓存策略

• 多级缓存：本地缓存（Caffeine）存热点数据（如用户近期领取的券），分布式缓存（Redis Cluster）存全量数据。
• 缓存穿透防护：对不存在的优惠券ID返回空对象缓存，设置短过期时间（如1分钟）。
• 缓存雪崩预防：随机化缓存过期时间，避免大量键同时失效。

三、分布式事务与一致性保障

3.1 TCC模式实现

以领券场景为例：

// Try阶段：预占库存
public boolean tryReserve(Long templateId, int count) {
    return templateStockDao.decreaseStock(templateId, count) > 0;
}
// Confirm阶段：正式发放
public void confirmIssue(Long userId, List<Long> couponIds) {
    couponDao.batchInsert(userId, couponIds);
}
// Cancel阶段：回滚库存
public void cancelReserve(Long templateId, int count) {
    templateStockDao.increaseStock(templateId, count);
}

通过Seata框架实现TCC模式，确保最终一致性。

3.2 异步补偿机制

对核销失败的操作，记录补偿日志并定时扫描重试。例如：

CREATE TABLE compensation_log (
    id BIGINT PRIMARY KEY,
    coupon_id BIGINT,
    status TINYINT, -- 0:待处理, 1:成功, 2:失败
    retry_count INT,
    create_time DATETIME
);

四、性能优化：支撑亿级请求

4.1 读写分离

• 主库写，从库读。通过MySQL中间件（如MyCat）实现自动路由。
• 异步化写操作：如优惠券发放日志写入MQ，由消费者批量入库。

4.2 索引优化

• 用户优惠券表索引：(user_id, status)用于查询用户可用券，(coupon_id)用于核销校验。
• 模板表索引：(status, start_time, end_time)用于查询有效模板。

4.3 批量操作

• 批量发放：一次请求支持发放N张券到M个用户，通过INSERT INTO ... VALUES (...), (...)语法减少数据库交互。
• 批量核销：订单系统传递多个优惠券ID，服务端批量校验。

五、容灾与高可用设计

5.1 多活部署

• 城市级容灾：在三个以上城市部署服务，通过DNS智能解析实现流量切换。
• 数据同步：使用MySQL Group Replication实现跨机房数据同步，延迟控制在100ms内。

5.2 限流与降级

• 网关层限流：对领券接口按用户ID限流（如10次/分钟）。
• 服务降级：核销服务故障时，返回“系统繁忙，请稍后重试”，并记录日志供后续补偿。

六、监控与运维

6.1 指标监控

• Prometheus采集QPS、延迟、错误率等指标。
• Grafana配置告警规则，如“领券接口P99延迟>500ms”触发钉钉告警。

6.2 日志追踪

• 全链路日志：通过SkyWalking追踪请求链路，定位性能瓶颈。
• 业务日志：记录优惠券发放、核销的关键操作，便于审计。

七、实战经验总结

1. 灰度发布：新优惠券规则先在小流量用户群测试，观察使用率和系统负载。
2. 压测验证：使用JMeter模拟万级QPS，验证分库分表、缓存策略的有效性。
3. 数据归档：对已过期优惠券定期归档到冷存储（如OSS），降低主库压力。

构建亿级优惠券系统需兼顾功能完整性与系统稳定性。通过微服务拆分、数据分片、异步化处理等技术手段，可实现高并发、低延迟的目标。实际开发中，需持续监控系统指标，结合业务场景动态调整策略，方能应对电商大促的流量洪峰。