網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)分析

1、12306網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng) 分 析 報 告班 級 學(xué) 號 姓 名 門鑫 摘要由于市場客運(yùn)的剛性需求和互聯(lián)網(wǎng)的普及以及信息化時代的到來，12306網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)在鐵路客運(yùn)系統(tǒng)中扮演著越來越重要的角色，成為了越來越多的人的訂票方式，該系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行也是人們能夠方便出行的保障。而由于鐵路運(yùn)力的限制，越來越多的人不得不“搶票”。據(jù)統(tǒng)計，12306網(wǎng)站最高有 日均14億的點(diǎn)擊量 ，這“12306”迅速也使得12306成長為網(wǎng)界上最繁忙的網(wǎng)站之一，14億次的點(diǎn)擊大軍，直接導(dǎo)致了12306系統(tǒng)的崩潰。對12306系統(tǒng)的分析和研究，有助于我們吸取其經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，總結(jié)成功經(jīng)驗(yàn)。對網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化，構(gòu)建一個可靠的網(wǎng)絡(luò)訂

2、票系統(tǒng)滿足市場的需求，為用戶提供一個方便可靠的訂票平臺。目錄摘要1 12306系統(tǒng)概述2用戶特點(diǎn)分析3 系統(tǒng)架構(gòu)分析4常見問題及解決方案分析5 經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)6 總結(jié)1.12306系統(tǒng)概述中國鐵路客戶服務(wù)中心（英語：Sinorail Customer Service Center），俗稱12306網(wǎng)站，是中國鐵路總公司下屬的信息服務(wù)網(wǎng)站，基于中國鐵道科學(xué)研究院所設(shè)計的“鐵路客票發(fā)售及預(yù)訂系統(tǒng)”創(chuàng)建?？蛻敉ㄟ^登錄本網(wǎng)站，可以查詢旅客列車時刻表、票價、列車正晚點(diǎn)、車票余票、售票代售點(diǎn)、貨物運(yùn)價、車輛技術(shù)參數(shù)以及有關(guān)客貨運(yùn)規(guī)章。鐵路貨運(yùn)大客戶可以通過本網(wǎng)站辦理業(yè)務(wù)。該網(wǎng)站于2010年1月30日（2010

3、年春運(yùn)首日）開通進(jìn)行試運(yùn)行。用戶在該網(wǎng)站可查詢列車時刻、票價、余票、代售點(diǎn)、正晚點(diǎn)等信息2 。售票系統(tǒng)在北京時間每天23:00至次日7:00進(jìn)入維護(hù)，期間不提供服務(wù)。 2011年1月19日（2011年春運(yùn)首日），中華人民共和國18個鐵路局（公司）所在地也分別成立了鐵路客戶服務(wù)中心，并公布了服務(wù)熱線。2013年11月20日，12306新增支付寶支付通道。3 2013年12月6日，改版后的12306網(wǎng)站上線。新版網(wǎng)站增加了自動查詢、自動提交訂單、有票提醒等功能，但是并未增加之前流傳的自主選座等功能。2013年12月8日，12306手機(jī)客戶端正式開放下載。 2014年7月10日，昆明鐵路局試行網(wǎng)購車

4、票快遞服務(wù)。旅客使用二代居民身份證在網(wǎng)站購票且不晚于列車開車前36小時的，可自愿選擇辦理車票快遞服務(wù)。服務(wù)區(qū)域內(nèi)暫定每件收費(fèi)17元，在網(wǎng)購車票時與票款一并支付，每件不超過5張車票，且限一個地址。車票送達(dá)時，收件人憑乘車人的二代居民身份證原件（可自動識讀）接收車票該系統(tǒng)在高度信息化的今天也成了越來越多的人主要的訂票方式，越來越多的人選擇了網(wǎng)絡(luò)訂票，而飛速增長的用戶數(shù)量也使得12306成為世界上最繁忙的網(wǎng)站之一，甚至訪問量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了淘寶京東等國內(nèi)知名電商平臺，而這也在某種意義上意味著12306要面臨更大的挑戰(zhàn).首先整個售票系統(tǒng)是一個非常龐大而復(fù)雜的系統(tǒng)，是一個高負(fù)荷、高并發(fā)的云平臺，其規(guī)模甚至比淘

5、寶大2至3倍，而且對于數(shù)據(jù)的實(shí)時性要求非常高。光是12306網(wǎng)站系統(tǒng)的日訪問量達(dá)到了15億次，如果加上各個代售點(diǎn)和車站售票系統(tǒng)，則高峰時段數(shù)據(jù)訪問層的并發(fā)量在千萬級別。如此大的訪問和并發(fā)量，必然要求系統(tǒng)具有非常高的穩(wěn)定性和健壯性。2用戶特點(diǎn)分析按照鐵道部公開的數(shù)據(jù)，12306注冊用戶大約在5000萬，日訪問PV大約在10億，每日網(wǎng)上訂購票大約在500萬由于鐵路購票的特殊性，該系統(tǒng)不同于普通的電國商平臺，其用戶數(shù)量在不斷增長，而且用戶需求為剛性需求具體有以下兩個特征：1.用戶查詢的需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于訂票的需求（用戶總是先查詢再購買）2定時發(fā)票可能催生秒殺，訪問量瞬時上升（如春運(yùn)搶票之類的客運(yùn)高峰）正是

6、這幾點(diǎn)特點(diǎn)將12306系統(tǒng)同其他電商平臺區(qū)別開來，首先鐵路購票的性質(zhì)就和購物不太一樣。雖然從表面上看都是一種購買請求與金額交易的過程。事實(shí)上，人們對于火車票的需求要比對于網(wǎng)上購物的需求更加強(qiáng)烈，而且根據(jù)鐵總放票的時間來看，訪問的高峰基本就在放票的前后十幾分鐘。這對于整個購票系統(tǒng)的承載能來來說無疑是一個非常巨大的挑戰(zhàn)，我們可以假設(shè)，雙十一當(dāng)天所有的買家都在前后十分鐘涌入進(jìn)行購買付款的操作請求，那么阿里巴巴的系統(tǒng)不免也要經(jīng)歷一次大 的考驗(yàn)。系統(tǒng)架構(gòu)分析12306網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)是在鐵道部原有的聯(lián)網(wǎng)售票系統(tǒng)基礎(chǔ)上開發(fā)的，所以其原有的數(shù)據(jù)架構(gòu)很關(guān)鍵，它直接影響到整個系統(tǒng)的擴(kuò)展性和穩(wěn)定性。如果整個系統(tǒng)全部進(jìn)

7、行重構(gòu)那將是非常龐大的工程，這不僅涉及到整個架構(gòu)的重新設(shè)計、服務(wù)系統(tǒng)開發(fā)，還有一個更繁重的工作就是所有火車站的售票系統(tǒng)和代售點(diǎn)系統(tǒng)都將全部升級，正是因?yàn)?2306是在原有的架構(gòu)上增加和擴(kuò)展的，所以才有了目前的種種問題。總體架構(gòu)首先此應(yīng)用是一個云平臺的典型應(yīng)用，系統(tǒng)按云平臺的思想分層設(shè)計，從上而下分為三層，即：應(yīng)用層、數(shù)據(jù)訪問層、數(shù)據(jù)層。每一層之間是松散耦合。合得每一層具有很強(qiáng)的擴(kuò)展性和伸縮性。每一層內(nèi)部都是基于集群技術(shù)，分組部署，每一組處理單元都是即插即用，可根據(jù)計算壓力動態(tài)擴(kuò)充，其大致的結(jié)構(gòu)如下圖： 應(yīng)用層：主要是指各種售票和訂票系統(tǒng)，主要有三種，如車站售票系統(tǒng)、代售點(diǎn)系統(tǒng)及12306網(wǎng)絡(luò)訂

8、票系統(tǒng)。其中前兩個是C/S結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，后一個是B/S應(yīng)用模式。其客戶端應(yīng)用服務(wù)器之間增加一個負(fù)載均衡服務(wù)，這有利于系統(tǒng)的并發(fā)，可以有效地根據(jù)當(dāng)前用戶量和訪問情況自動地分配相對壓力較小的服務(wù)器。 數(shù)據(jù)訪問層：主要是將業(yè)務(wù)應(yīng)用與底層數(shù)據(jù)庫之間的操作接口專門獨(dú)立出來，業(yè)務(wù)應(yīng)用訪問數(shù)據(jù)不是直接訪問數(shù)據(jù)庫，而是通過數(shù)據(jù)訪問層進(jìn)行間接地訪問和操作。這樣的好處是可以解決數(shù)據(jù)訪問的并發(fā)瓶頸，可以根據(jù)系統(tǒng)的壓力情況動態(tài)地調(diào)整和部署訪問層。 數(shù)據(jù)層：根據(jù)車次和地域?qū)④嚧蔚挠嗥毙畔⒎謩e存儲在很多個數(shù)據(jù)中心上，每一個數(shù)據(jù)中心是一組服務(wù)器。這樣將眾多的并發(fā)用戶根據(jù)查詢車次分散到多個數(shù)據(jù)中心上去。從而降低單點(diǎn)壓力，提高整

9、體的并發(fā)性能。如果數(shù)據(jù)訪問是一個大瓶頸則可增加數(shù)據(jù)中心的節(jié)點(diǎn)而減小數(shù)據(jù)中心的粒度（也就是每個數(shù)據(jù)中心減少車次數(shù)量），可提高數(shù)據(jù)訪問的速度。詳細(xì)架構(gòu)系統(tǒng)整體按分層架構(gòu)處理，每一層都是可注冊、可插拔的體系，這種架構(gòu)的好處是每一層都可以分層優(yōu)化，而互不影響。并能根據(jù)實(shí)際運(yùn)行的情況對并發(fā)和訪問量過大的實(shí)體層進(jìn)行動態(tài)擴(kuò)容，很容易提高系統(tǒng)的并發(fā)和穩(wěn)定性。此架構(gòu)很好地解決了應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)訪問的瓶頸問題，如果應(yīng)用服務(wù)器壓力大則可以通過注冊表對應(yīng)用服務(wù)器擴(kuò)容，并通過負(fù)載均衡均衡地訪問各個應(yīng)用服務(wù)器。如果數(shù)據(jù)訪問是一個瓶頸則可增加數(shù)據(jù)加心的方式來解決數(shù)據(jù)訪問擁擠情況。對于數(shù)據(jù)層系統(tǒng)按車次對所有的車次車票信息進(jìn)行

10、分組，每一組是一個數(shù)據(jù)中心，數(shù)據(jù)中心的大小可隨時調(diào)整。這樣可以把用戶對數(shù)據(jù)的訪問分散到多個節(jié)點(diǎn)上去，從而降低數(shù)據(jù)中心的壓力。每一個數(shù)據(jù)中心由若干臺機(jī)器組成，一臺主數(shù)據(jù)服務(wù)器，若干從數(shù)據(jù)服務(wù)器。主數(shù)據(jù)是用于給用戶出票，每一個接口調(diào)用都需要加鎖，保證票數(shù)數(shù)據(jù)修改的原子性，其所管理的車次和車票數(shù)據(jù)在內(nèi)存中高速緩存。同時每隔一定的時間周期同步到從數(shù)據(jù)服務(wù)器上，從數(shù)據(jù)是用來提供查詢的數(shù)據(jù)副本，它把大量的查詢操作分散到從數(shù)據(jù)服務(wù)器上。其數(shù)據(jù)訪問的流程如下：常見問題及崩潰案例分析總結(jié)網(wǎng)上訂票系統(tǒng)常見的問題如下：1、高峰時段無法登陸，提示在線用戶過多2、訂單提交成功之后，支付環(huán)節(jié)出了問題，瀏覽器意外退出，后再

11、登陸，發(fā)現(xiàn)登陸不上，無法在規(guī)定時間內(nèi)完成支付，購票失敗3、訂單提交反饋時間過長，熱門線路需要等待20分鐘甚至更長時間，才能得到反饋4、驗(yàn)證碼輸入總是錯誤，無法完成驗(yàn)證碼驗(yàn)證環(huán)節(jié)，無法登陸5、逢用戶高峰，網(wǎng)站反應(yīng)速度較慢6、對多瀏覽器支持不好。以上問題多數(shù)都是用戶體驗(yàn)的問題，用戶體驗(yàn)的問題即有票源稀少的原因，更多的是對訂票系統(tǒng)使用過程中系統(tǒng)登陸困難，反應(yīng)遲鈍，訂單結(jié)果反饋太慢，意外退出等問題難以忍受。常見問題原因分析：問題1，高峰時段無法登陸，提示在線用戶過多；問題4，驗(yàn)證碼輸入總是錯誤，無法完成驗(yàn)證碼驗(yàn)證環(huán)節(jié)，無法登陸無法登陸的問題，其原因顯然是前端用于處理WEB連接服務(wù)器太少或網(wǎng)絡(luò)帶寬不足所

12、至，為了不讓更多的用戶一起連接服務(wù)器導(dǎo)致服務(wù)器較慢，只好拒絕一些用戶的登陸請求。使同時在線人數(shù)保持在一個上限以內(nèi)。驗(yàn)證碼輸入總是錯誤的問題，原因也是用于處理WEB連接服務(wù)器太少所至，為了防止一些客戶端使用“惡意”軟件，不斷自動登陸的情況，驗(yàn)證碼需求由客戶端向服務(wù)器提交一個驗(yàn)證請求，可以由于服務(wù)器響應(yīng)實(shí)在太慢，以至于整個響應(yīng)速度居然超過了驗(yàn)證碼的有效時間。問題2：訂單提交成功之后，支付環(huán)節(jié)出了問題，瀏覽器意外退出，后再登陸，發(fā)現(xiàn)登陸不上，無法在規(guī)定時間內(nèi)完成支付，購票失敗問題3：訂單提交反饋時間過長，熱門線路需要等待20分鐘甚至更長時間，才能得到反饋問題5：逢用戶高峰，網(wǎng)站反應(yīng)速度較慢問題3，問

13、題5，可能是由于WEB服務(wù)器與邏輯處理服務(wù)器在同一臺機(jī)器上，而導(dǎo)致服務(wù)器CPU分配了過多的時間與資源在處理用戶請求，在執(zhí)行邏輯時執(zhí)行緩慢?？偨Y(jié)以上問題，其解決方案建議如下：1、準(zhǔn)備更多前端WEB服務(wù)器，解決WEB前端的問題沒有別的辦法，只能加服務(wù)器，或者每個省市放一群單獨(dú)的服務(wù)器，根據(jù)用戶量進(jìn)行增加，直到響應(yīng)流暢為止。2、可以考慮把邏輯服務(wù)器單獨(dú)分離出來，與WEB服務(wù)器分開，WEB服務(wù)器只處理WEB請求，邏輯服務(wù)器單獨(dú)運(yùn)行3、把數(shù)據(jù)庫服務(wù)器單獨(dú)分離，并且把火車票票量數(shù)據(jù)庫與用戶訂票信息數(shù)據(jù)庫放到不同的機(jī)器上，由于大量的訂票請求會訪問火車票票量數(shù)據(jù)庫，并且會有大量訂票數(shù)據(jù)添加到用戶訂票信息數(shù)據(jù)庫

14、中，在處理添加的邏輯占用了大量的數(shù)據(jù)庫資源，會導(dǎo)致整個系統(tǒng)變慢。如果放到同一臺機(jī)器上，必然導(dǎo)致響應(yīng)變慢。把不同性質(zhì)的數(shù)據(jù)，放到不同機(jī)器、不同的數(shù)據(jù)系統(tǒng)中，可以合理的分流系統(tǒng)訪問量，使系統(tǒng)響應(yīng)加快，橫向擴(kuò)展更具有彈性。4、把支付訂票費(fèi)用放到一個單獨(dú)的網(wǎng)站進(jìn)行，訂單提交成功后鎖票，之后根據(jù)訂單號可以在另外一個單獨(dú)的網(wǎng)站上進(jìn)行單獨(dú)支付，支付時只要提供訂票號就可以，這樣做有很多好處：1. 避免了由于支付失敗而導(dǎo)致退出瀏覽器，卻由于在線人數(shù)過多無法登陸導(dǎo)致訂票失敗的情況，2. 電話訂票也可以在此支付，在火車站機(jī)自動售票機(jī)器上取票，這樣支付方便，也解決了異地付款取票的問題 3. 單獨(dú)支付會在一定程度上給訂

15、票網(wǎng)站減輕訪問與處理壓力5 經(jīng)驗(yàn)及教訓(xùn)回顧總結(jié)12306網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)的不足之處和先進(jìn)的技術(shù)及理念，12306在系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)不足的情況下完成了網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)的構(gòu)建，其付出的財力物力人力是不可否認(rèn)的，克服的困難也是有目共睹的，就當(dāng)下來看，雖然系統(tǒng)幾度癱瘓但是都能在短時間內(nèi)恢復(fù)，而且考慮其客戶的特殊性和訪問特點(diǎn)，系統(tǒng)能夠滿足基本的訂票需求已經(jīng)實(shí)屬不易，由于客戶特點(diǎn)所以與其他電商平臺沒有對比意義。該系統(tǒng)的成長過程也給了我們很多成功的經(jīng)驗(yàn)同時也讓我們吸取了很多的教訓(xùn)：1：開發(fā)初期應(yīng)當(dāng)給系統(tǒng)留出足夠的升級空間，12306后期屢次升級未能從根本上解決問題就是因?yàn)樵缙诘臄?shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)架構(gòu)限制，如果早期能夠考

16、慮到系統(tǒng)升級的話，采用比較好的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或者架構(gòu)，或者留有升級空間的話，后來升級就可以大展拳腳，大刀闊斧的去解決相應(yīng)問題。2.系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)當(dāng)充分考慮主要用途和主要矛盾，根據(jù)主要矛盾有針對性的設(shè)計系統(tǒng)，應(yīng)當(dāng)考慮到12306和普通電商平臺的不同，從而設(shè)計出適應(yīng)12306特色的架構(gòu)系統(tǒng)，而不是隨主流，利用已有的技術(shù)和概念（但不適合自己的平臺）構(gòu)建一個大眾化的沒有針對自己特色的平臺。3.運(yùn)行維護(hù)階段應(yīng)當(dāng)充分考慮每個細(xì)節(jié)，比如12306曾經(jīng)因?yàn)榭照{(diào)的問題崩潰過一次，除此類物理方面的細(xì)節(jié)之外還應(yīng)當(dāng)做好數(shù)據(jù)方面的維護(hù)工作，比如系統(tǒng)整體的實(shí)時狀態(tài)監(jiān)控，包括各種角色的應(yīng)用主機(jī)的監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的監(jiān)控、用戶訪問流量的監(jiān)控、服務(wù)可用性監(jiān)控、安全監(jiān)控等系統(tǒng)巨量的交易數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)儲、交易日志的轉(zhuǎn)儲問題。 4 .數(shù)據(jù)安全，信息時代數(shù)據(jù)永遠(yuǎn)是最重要的，一個好的系統(tǒng)必須保證用戶數(shù)據(jù)包括系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)足夠安全，由于對數(shù)據(jù)安全重視不夠，12306前段時間發(fā)生了用戶數(shù)據(jù)泄露的事件，在社會上引起軒然大波。也引起了12306對數(shù)據(jù)安全的重視。6 總結(jié)12306網(wǎng)絡(luò)訂票系統(tǒng)給了我們足夠多的教訓(xùn)，同時我們也有了相應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)，希望在其他的大型系統(tǒng)構(gòu)建上我們能夠吸取經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，設(shè)計出一個出色的系統(tǒng)。通過對12306網(wǎng)站的分析，其不足和失敗的經(jīng)歷固然有技術(shù)上的問題，但