一、引言
随着区块链和Web3.0 技术的逐渐成熟，数字货币交易所、链游（GameFi）、NFT 交易平台以及支持数字货币的电子商务平台等应用场景逐渐增多和复杂。在这样一个多样化和高度互动的环境中，高并发交易成为了基础性的需求。高并发交易的能力直接影响着平台稳定性、用户体验以及业务的可扩展性。
通过这篇文章，我们希望给读者提供一个全面而深入的了解，关于高并发交易的难度、痛点、意义，以及解决这些问题的有效途径。
二、为什么需要高并发系统设计
（一）数字货币交易所
数字货币交易所经常面临市场的剧烈波动。在这些高度波动的时间段，大量的交易者、工作室以及量化交易团队可能会同时进行大量交易操作，交易所要如何快速并准确的处理这些交易请求？若交易所应对不当，可能会出现交易延迟、失去最佳交易机会，甚至更糟糕的是系统崩溃的问题。
（二）GameFi
GameFi 是将游戏与金融结合的新兴领域，玩家可以通过游戏赚取和管理自己的数字资产，而游戏资产多以链上代币以及 NFT 作为主要表现形式。每当有新的游戏或活动上线，大量玩家可能会涌入，试图铸造，领取或者交易自己在游戏中的数字资产。作为 GameFi 游戏项目方，需要如何保证这些玩家在同一时间都能顺利登陆，并且成功参与活动呢？这不仅是服务器负载的问题，还涉及到数据处理、网络延迟等多方面的问题。
（三）NFT 交易平台
NFT 交易平台也面临着和 GameFi 相似的问题。当知名艺术家发布限量 NFT，或者某大热 IP 与市场合作进行售卖，大量收藏家和投资者都会蜂拥而至，试图获取这些稀缺资源。在这种情况下，如何确保 NFT 交易平台的稳定性呢？
（四）支持数字货币的电商平台
淘宝双十一，当你和上万人一起抢购一件性价比超高的衣服时，怎么保证衣服不会超卖？随着web3行业的不断发展，越来越多的电商平台开始支持数字货币支付，这些电商平台同样会遇到web2电商平台的高并发问题。他们要如何在 1 秒钟处理这些上万次的的数字货币订单交易，从而确保每笔交易都能够快速、准确地处理，避免系统崩溃，并为每位顾客提供优质的购物体验呢？
三、高并发系统设计的特点
（一）高并发实际应用场景
我们以数字货币交易所为例子，数字货币的充值和提现是交易所及钱包应用中的核心功能，这两个操作与用户的资产直接相关。在常规操作下，充提流程可能看起来相对简单：
充值流程
生成充值地址：用户在交易所或钱包中请求充值时，系统会为用户生成一个唯一的充值地址。
用户转账：用户将数字货币从外部钱包或其他交易所发送到上一步生成的充值地址。
交易所监听确认：交易所或钱包应用会监听并检查与该充值地址相关的交易。它会监视网络上的交易确认数以确保交易的有效性。
确认达到要求：大多数交易所需要一个交易在区块链上获得一定数量的确认（例如， 3 个或 6 个确认）之后才视为有效。这样可以减少双重支付的风险。
充值到用户账户：一旦交易得到足够的确认，交易所会把数字货币的金额添加到用户的交易所账户余额中。
通知用户：用户会收到通知，告知他们充值已经完成。
提现流程
用户发起提现请求：用户在交易所或钱包应用内输入要提现的数字货币金额和目标地址。
安全验证：为了确保提现请求的合法性，用户可能需要进行二次验证，如短信验证码、邮件确认或 Google Authenticator 等。
处理请求：交易所的后台系统接收到提现请求后，进行初步的处理，如检查用户余额、提现限额等。
手动审核（可能的步骤）：某些交易所为了增加安全性，会有手动审核步骤，由真人审核大额提现请求。
签名并广播到区块链：交易所用私钥对提现交易进行签名，并将其广播到相应的公链。
交易所监听确认：与充值类似，交易所会监听提现交易在区块链上的确认状态。
完成提现：一旦交易得到足够的确认，提现流程完成，用户的交易所账户余额会减少相应的金额。
通知用户：用户会收到通知，告知他们提现已经完成。
（交易流程）
这个流程非常清晰，实现也简单，但如果市场出现大的波动，或有重大新闻事件，你会发现充提操作的调用量可能达到每秒 10000 次。每秒 10000 次请求同时进行资产操作，是否会把资产管理系统拖垮？如果请求全部通过，那么就要同时生成 10000 次交易订单，数据库能否扛住？如果扛不住，我们要如何做？这些问题都可能出现，并让之前的方案不再适用，此时你就需要设计新的方案。
除此之外，同样是缓存的使用，在低并发下你只需要了解基本的使用方式，但在高并发场景下你需要关注缓存命中率，如何应对缓存穿透，如何避免雪崩，如何解决缓存一致性等问题，这就增加了设计方案的复杂度，对设计者能力的要求也会更高。
因此很多高并发环境下的维护和监控通常需要专业的技术团队，为了维护系统的稳定性，公司需要投入更多的人力成本。这不仅增加了短期成本，还可能导致长期的运维成本上升。
（二）高并发系统设计方法
当我们谈论高并发系统的设计，实际上是在探讨如何有效地管理和操纵大规模的流量。这种设计的核心魅力在于巧妙地抵御流量的冲击，从而为用户带来更流畅的使用体验。
借鉴历史，我们可以从长江和黄河的治水策略中汲取灵感。例如，大禹拓宽河道来让流水更加顺畅，都江堰通过引流将岷江之水分流，以及三门峡和葛洲坝的水库策略。这些策略可以看作是早期的高并发系统设计方法，它们的核心是将大流量拆分或存储，从而使流量平稳地流过。
对于高并发系统，普遍有三种主要的设计策略：
横向扩展
这种策略就像治水中的“分而治之”，通过分布式部署，将流量分流至多个服务器，每台服务器只需承担一部分并发和流量。以某促销活动为例，为了应对巨大的用户流量，它会通过多节点的部署，将用户的购物请求均匀地分配到每一个服务器上，确保网站的平稳运行。
缓存
在高并发环境中使用缓存就如同“拓宽河道”。缓存能显著提升系统性能，因为它减少了对磁盘的依赖，使数据访问速度更快。由于磁盘的寻道时间远大于 CPU 和内存的访问时间，因此，利用内存作为缓存可以大幅度减少系统的瓶颈。以某促销活动为例，为了减少数据库的查询压力，会将热门商品的信息提前缓存起来，这样当用户请求这些商品信息时，系统可以直接从缓存中读取，极大地提高了查询速度。
异步处理
异步处理可以在单位时间内处理更多的请求。它允许系统快速响应用户，释放资源来处理更多的请求，并在适当的时候通知用户处理结果。异步处理模式特别适用于那些处理时间长或者依赖多个内部系统的请求。比如某订票平台在节假日时段，用户下单后并不立即返回订单结果，而是告诉用户订单正在处理中。背后的系统会把订单请求放到一个消息队列中，并通过后台服务逐一处理，当订单处理完成后，再通过推送服务告知用户。
然而，设计高并发系统并不意味着必须同时使用所有这些策略。系统的设计和演进应该是循序渐进的，以解决系统中的实际问题为目的。初期，简单的系统设计和熟悉的技术体系可能足够应对现有的流量和业务需求。但随着流量的增长和业务的变化，必须考虑更先进的技术和策略来确保系统的高可用性和性能。
四、Cregis 的高并发优势
Cregis 是综合性的Web3资产协作管理平台，提供成熟且稳定的支付基础设施和丰富的财务管理协作功能。目前已安全运营 6 年，服务超过 3200 家Web3.0 项目和机构，为终端用户提供了 578 万个区块链钱包地址。
6 年时间，Cregis 有时间开发“高并发交易”+“钱包”+“财务管理功能”。基于客户需求，Cregis 实现了web2到web3的高并发清算技术。可以为客户提供商用级别的数字货币高并发交易结算基础设施。我们可以通过 API 在 1 分钟轻松处理 60 万次并发的交易订单，也可以在 24 小时内处理超过 9 亿美元的链上交易，而且这远远没到我们产品性能的极限。
五、总结
随着Web3.0 技术日益成熟和大规模应用，不论是数字货币交易所、链上游戏（GameFi）、NFT 交易平台，还是其他各种Web3.0 应用，都将面临日趋复杂的交易场景。能够快速、安全地处理大量交易不仅能提高用户体验，也是企业竞争力的重要组成部分。
如果一个平台能够在高流量下依然保持稳定流畅，那么用户就更有可能继续使用该平台。同时，很多大企业和项目方在选择合作伙伴时会将高并发处理能力设为重要考虑因素。高并发不仅是技术问题，更是一个综合性的挑战，涉及到技术、运营、商业战略等多个方面。只有全面考虑和优化，才能在激烈的市场竞争中脱颖而出。
