Membina Sistem Tempahan Slot Berskala dengan Kunci Edaran Redis

Dalam dunia digital yang serba pantas hari ini, sistem tempahan yang lancar dan berskala adalah penting, terutamanya apabila berbilang pengguna cuba menempah slot masa yang sama secara serentak. Blog ini menggariskan reka bentuk peringkat rendah Sistem Tempahan Slot menggunakan Redis untuk penguncian teragih, yang memastikan pengguna boleh menempah slot tanpa menghadapi keadaan perlumbaan. Dengan memanfaatkan Redis, kami boleh mengurus konkurensi dan kebolehskalaan, memastikan sistem tempahan kami berfungsi dengan cekap di bawah permintaan yang tinggi.

Komponen Utama Sistem

Sebelum menyelami aspek teknikal, mari kita pecahkan komponen teras:

1. Pengguna: Mewakili individu yang menggunakan sistem untuk menempah slot.
2. Slot: Mewakili unit terikat masa (cth., bilik mesyuarat, acara) yang boleh ditempah oleh pengguna.
3. Redis Distributed Lock: Ciri utama yang memastikan dua pengguna tidak boleh menempah slot yang sama pada masa yang sama.
4. MongoDB: Menyimpan maklumat pengguna dan slot.
5. Redis: Bertindak sebagai pengurus kunci untuk mengendalikan keadaan perlumbaan.

Cabaran Sistem Tempahan

Sistem tempahan boleh menjadi mangsa isu seperti tempahan dua kali atau syarat perlumbaan apabila berbilang pengguna cuba menempah slot yang sama secara serentak. Tanpa kawalan konkurensi yang betul, dua pengguna mungkin secara tidak sengaja menempah slot yang sama, yang membawa kepada kekecewaan dan konflik.

Di sinilah kunci yang diedarkan Redis dimainkan. Menggunakan kunci memastikan bahawa hanya seorang pengguna boleh menempah slot pada bila-bila masa.

---

1. Model: Menentukan Pengguna dan Slot

Sebagai permulaan, kami perlu mereka bentuk model data kami untuk pengguna dan slot. Model ini akan disimpan dalam MongoDB dan strukturnya ringkas tetapi berkesan.

a. Model Pengguna

Setiap pengguna mempunyai atribut asas seperti nama, e-mel dan kata laluan yang dicincang untuk pengesahan:

const mongoose = require('mongoose');

const UserSchema = new mongoose.Schema({
    name: { type: String, required: true },
    email: { type: String, required: true, unique: true },
    password: { type: String, required: true },
    createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

module.exports = mongoose.model('User', UserSchema);

b. Model Slot

Setiap slot mempunyai masa mula dan tamat, dan ia menjejaki sama ada ia telah ditempah dan oleh siapa:

const mongoose = require('mongoose');

const SlotSchema = new mongoose.Schema({
    startTime: { type: Date, required: true },
    endTime: { type: Date, required: true },
    isBooked: { type: Boolean, default: false },
    bookedBy: { type: mongoose.Schema.Types.ObjectId, ref: 'User', default: null }
});

module.exports = mongoose.model('Slot', SlotSchema);

---

2. Titik Akhir API: Cara Pengguna Berinteraksi dengan Sistem

API ialah jambatan antara pengguna dan sistem. Berikut ialah titik akhir utama yang diperlukan:

a. Pendaftaran Pengguna

Membenarkan pengguna baharu mendaftar:

• Titik Akhir: POS /api/users/register
• Permintaan: Butiran pengguna (nama, e-mel, kata laluan)
• Jawapan: Pengesahan pendaftaran pengguna

b. Log Masuk Pengguna

Mengesahkan pengguna dan menyediakan token JWT:

• Titik Tamat: POST /api/users/login
• Permintaan: Bukti kelayakan pengguna (e-mel, kata laluan)
• Jawapan: Token JWT untuk pengesahan

c. Buat Slot

Membenarkan pentadbir atau pengguna yang dibenarkan membuat slot:

• Titik Akhir: SIAR /api/slot/buat
• Permintaan: Masa mula dan tamat slot
• Respon: Pengesahan penciptaan slot

d. Slot Buku

Membenarkan pengguna menempah slot yang tersedia:

• Titik Akhir: POS /api/slot/buku/:id
• Permintaan: Token JWT dalam pengepala, ID slot dalam URL
• Jawapan: Pengesahan atau ralat tempahan slot (cth., jika slot sudah ditempah)

---

3. Cara Kunci Teragih Semula Berfungsi

Concurrency ialah cabaran terbesar untuk sistem tempahan. Apabila berbilang pengguna cuba menempah slot yang sama pada masa yang sama, Redis datang untuk menyelamatkan dengan keupayaan pengunci teragihnya.

Proses Tempahan dengan Kunci Redis

1. Pemerolehan Kunci:

   • Apabila pengguna cuba menempah slot, sistem cuba mendapatkan kunci dalam Redis menggunakan perintah SET lock_key NX EX 10.
   • NX (tetapkan jika tidak wujud) memastikan kunci hanya dibuat jika ia belum wujud, manakala EX 10 memastikan kunci tamat tempoh selepas 10 saat (mencegah kebuntuan).
   • Jika kunci sudah diperoleh, sistem mengembalikan status 423 Dikunci, memaklumkan pengguna bahawa slot sedang ditempah oleh orang lain.

2. Semakan Ketersediaan Slot:

   • Jika kunci berjaya diperoleh, MongoDB akan ditanya untuk menyemak sama ada slot masih tersedia (iaitu, tidak ditempah).
   • Jika slot tersedia, sistem mengemas kini status slot untuk ditempah dan menetapkan medan bookedBy kepada ID pengguna semasa.

3. Pelepas Kunci:

   • Setelah proses tempahan selesai, atau jika ralat berlaku, sistem melepaskan kunci dengan memadamkan kekunci Redis menggunakan perintah DEL lock_key.

Contoh Kod untuk Tempahan Slot dengan Kunci Redis:

const mongoose = require('mongoose');

const UserSchema = new mongoose.Schema({
    name: { type: String, required: true },
    email: { type: String, required: true, unique: true },
    password: { type: String, required: true },
    createdAt: { type: Date, default: Date.now }
});

module.exports = mongoose.model('User', UserSchema);

---

4. Ralat Pengendalian dalam Sistem Tempahan

Mengendalikan ralat dengan anggun adalah bahagian penting dalam mana-mana sistem yang teguh. Berikut ialah beberapa ralat yang dikendalikan oleh sistem:

• 400 Permintaan Buruk: Apabila data input tidak sah.
• 404 Tidak Ditemui: Apabila slot atau pengguna yang diminta tidak ditemui.
• 423 Dikunci: Apabila slot sedang ditempah oleh pengguna lain.
• 500 Ralat Pelayan Dalaman: Untuk sebarang ralat yang tidak dijangka, seperti pangkalan data atau kegagalan Redis.

---

5. Mengamankan Sistem

Keselamatan adalah penting, terutamanya apabila pengguna menempah sumber. Begini cara sistem memastikan keselamatan:

• Pengesahan JWT: Setiap permintaan untuk tempahan slot memerlukan token JWT yang sah, memastikan hanya pengguna yang disahkan boleh mengakses sistem.
• Pengesahan Data: Data input disahkan pada setiap langkah untuk mengelakkan data tidak sah atau berniat jahat daripada diproses.
• Tamat Tempoh Kunci: Kunci Redis mempunyai masa tamat tempoh terbina dalam (10 saat) untuk mengelakkan kebuntuan jika proses tempahan gagal di pertengahan jalan.

---

6. Pertimbangan Kebolehskalaan

Sistem ini dibina dengan mengambil kira skalabiliti. Apabila permintaan meningkat, strategi berikut boleh memastikan operasi lancar:

• Redis for Concurrency: Kunci Redis memastikan walaupun dengan beberapa contoh aplikasi berjalan, keadaan perlumbaan dielakkan.
• Redis Clustering: Jika sistem berkembang dengan ketara, Redis Clustering boleh digunakan untuk mengagihkan beban merentas berbilang nod Redis, meningkatkan prestasi.

---

Kesimpulan

Membina Sistem Tempahan Slot yang berskala dan boleh dipercayai memerlukan pertimbangan yang teliti terhadap keselarasan, integriti data dan keselamatan. Dengan menggunakan Kunci diedarkan Redis, kami boleh memastikan tiada dua pengguna menempah slot yang sama serentak, menghapuskan syarat perlumbaan. Selain itu, dengan memanfaatkan MongoDB untuk kegigihan data dan JWT untuk pengesahan, sistem ini selamat, berskala dan cekap.

Sama ada anda mereka bentuk sistem tempahan untuk bilik mesyuarat, acara atau mana-mana sumber terikat masa yang lain, seni bina ini menyediakan asas yang kukuh untuk menguruskan tempahan dengan pasti di bawah beban berat.

Atas ialah kandungan terperinci Membina Sistem Tempahan Slot Berskala dengan Kunci Edaran Redis. Untuk maklumat lanjut, sila ikut artikel berkaitan lain di laman web China PHP!