12306网 12306，一个神奇的网站

年关将至，是抢票的高峰期。领导还记得大学时每次和舍友对着12306大吼大叫的场景。基本上这个时候全国至少有几亿人会像领导一样加入“骂军”的行列。

今天老板闲着没事瞎逛起来，无意中看到一篇前淘宝工程师写的热门文章，名为《代码狗》。文章中的内容让不是培训班出身的老板一眼就知道了12306的运行机制。老板看完，只能感慨地说:12306，神奇的网站。

以前干你，现在干你！

值得注意的是，“代码狗”在12306系统刚上线的时候有很多负面评论。为了证明12306系统易于构建，“代码狗”甚至发起了一个名为“为12306设计系统”的开源项目。通过工作实践，“代码狗”对12306系统有了新的认识。

本文转载以供类人猿参考。

全文如下:

我是淘宝技术专家。2012年，我在一家百强民营企业担任电子商务副总裁。当时我带领团队在极其困难的条件下开发了一个B2C网站，走了支付宝和银联支付渠道，年营业额几千万。

当时我对12306嗤之以鼻，认为他们做得很糟糕，认为我可以带领团队花上百万年半的时间把工作做好。所以我傲慢地想为他们做一个开源的预订系统。我花了一个星期的时间思考建立一个数据模型，当我思考库存步骤的时候，我发现12306的库存复杂度比淘宝和JD.COM高很多倍，计算量也大很多倍。传统的分布式数据库、缓存和负载平衡技术不能满足12306的要求。

平时12306只是一个普通的电商网站。但黄金周一来，12306是全站所有商品的尖峰，所有SKU都是动态库存的异常情况。

即使不考虑现有的线下电话和销售网点，也要实现一个12306的硬件投入，至少是几千万。软件和人力分开算。那些嚷嚷着只要40台服务器，只要2个架构师，4个程序员，说什么子数据库，子表，前端CDN，都只是纸上谈兵。

所谓初生牛犊不怕虎。三年的CMS和BBS，用这种经历喷12306，太幼稚了。

媒体人喷12306是因为不懂技术，没有能力和耐心去分析背后的难度。

技师喷，是因为大部分技师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。程序员倾向于估计一个超短的时间限制，乐观地把写程序的工作想象成按照稿子打字的工作。

知乎的文章，我觉得不是洗地。第一个和第二个回答都很客观。淘宝技术比12306强大很多倍，淘宝现在的系统花的钱、时间、人才是12306的10倍。根本原因是铁路运力无法满足春运高峰的需求，淘宝无法解决这个问题。

12306这一年进步很大。从前台动画验证码，按时间抢票，到后端小型机、虚拟化、内存数据库的应用。可以说12306是中国政府机构做的最强大的网站。短短一两年就能做出这样的改变，几乎是奇迹。连一些市场化的民营企业都比不上，连一些上市公司都比不上！

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很难知道发生了什么。网上批评12306的人大多还是形成了“国企=垄断+腐败+低效”的心态。少数确实贬低了它的难度。

至于12306一期3亿元贵不贵，我只提供一个数字供参考。百度每年研发费用10亿元，来自百度财报。可以在网上找到。3亿看起来是个大数字，确实用在超大型电商系统和搜索引擎系统上，但也不是真的天文数字。

再解释一下为什么尖峰压力高，为什么12306的动态库存复杂。

先说秒杀。

2013年12月25日左右，天猫举办了圣诞季积分兑换活动，持续了好几天。25日上午10点12分，天猫魔盒1.5万个发售。根据交易记录，19秒内全部被抢。

其实我也参加了二杀。那天的题目很简单。我应该在5秒内完成回答并提交订单。结果告诉我排队的人太多挤不进去，14秒后提示我再试一次。人太多是因为题目太简单，门槛越低，五秒钟挤进来的人就越多。如果话题换成，五分钟就没有15000人和我竞争了。

我以为，14秒后，对我来说就什么都没有了，于是我重新回答了问题，服务器的错误页面出现了。刷新几次，告诉尖峰结束。

我问了群里的同事，不到10个人回答我，说秒不到。

淘宝的技术水平如何？淘宝至少有4000名技术人员，至少有4万台服务器。2013年11月11日，营业额351亿，2012年全年营业额突破1万亿。

淘宝有各种独立的R&D团队:服务器和交换机；操作系统，Web服务器，Java语言虚拟机，数据库，负载均衡器，Java running container 。

淘宝还有无数的开源项目和中间件，比如高性能的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。

以淘宝的技术水平，不可能让每个用户杀人的时候都觉得拥挤。为什么？

首先，我们必须尊重物理原理

服务器一秒钟可以承受的计算量是有限制的。无论你怎么优化，算法和编程语言有多高效，都突破不了某个极限。比如汽车发动机驱动的F1赛车至今无法突破时速400公里。再深入，就不容易理解了。有兴趣可以从著名的C10K问题入手。

二是考虑经济效益

十一黄金周期间，从北京主城到八达岭长城的道路被完全封锁，但不能仅仅因为黄金周高峰期就建成长安街那样的10车道高速公路。否则要花费天文数字。修完一段路，黄金周可以飙到80 km/h，但平时是给两边居民干小米用的。

淘宝目前的硬件和带宽已经超出了日常运营的需要，也就是预留了相当大的利润用于大促销。亚马逊为了应对黑色星期五的大促销，购买了大量服务器。通常，订单量不会很大，所以亚马逊将剩余的服务器用于云计算。对了，阿里巴巴云是中国第一世界最好的云计算服务提供商之一，有点像亚马逊。

先说动态库存。

淘宝杀天猫盒子的时候，只有一种商品，库存15000。如果一个人杀了，库存会在1，19秒内售完，1秒内成功生成789单。想象你在广场上卖火车票。一秒钟，八万人拿钱对你喊:卖给我！

上过大学的人都知道，小于秒的时间单位是毫秒、皮秒、飞秒。然而，在交易系统中注册一个交易并不像原子绕着原子核运行那么简单。它必须做这些事情:检查是否被恶意访问，获取系统时间，获取客户的默认交付地址，检查客户的spike资格，生成订单号，将客户ID系统时间订单号的发货地址写入订单系统，扣除客户天猫积分，减一个库存，标记客户等。一切都需要毫秒，这些操作的总时间可能接近一秒。但是因为淘宝的服务器比较强，采用分布式和集群技术，结果要好于一秒。但是，即使有10000台服务器，这个时间也不能稀释到万分之一秒，因为只有一种商品，有15000个库存，只有一行对应的数据库记录，所有的交易请求都要在这里处理。

你能把这15，000个项目分成5，000个项目，分发给5，000个服务器吗？5000台服务器不能同时处理吗？答案是否定的，首先5000个产品意味着5000个产品详情页，5000个购买按钮，对于前期的营销引流来说是一场灾难。基本上不能作为引流门户，明显违背了业务管理的原则，人为增加了信息混乱的程度。其次，天猫盒子穗也不是什么大不了的事情，就算按照官方399元的价格计算，也就是600万的交易量。如果600万英镑的交易需要这么大的支持成本，那就不划算了。第三，淘宝有十几亿的商品，这十几亿商品的展示、交易、管理，原本是分发给几万个服务器的。不再需要根据库存将每种商品拆分成多种商品。

这789人不一定会付费，于是就带来了取消订单，重新恢复库存的问题。想要的消费者会觉得还有机会，继续在前台刷一会。最终这个尖峰会被热情的消费者刷30秒到1分钟。

一分钟过去了，服务器终于可以喘口气了吗？等等，还有超卖。最初，两台服务器都在同一毫秒内获得锁定，这使它们的库存减少了15，000，下了15，500个订单，并且不得不取消一些订单。。。如果采用单线程排他锁，同一时间只减少一个服务器线程的库存是可能的，但是并发峰值的能力差很多。8万人拿钱，只有8个人能下单成功。这种拥挤和疯狂的高峰将持续10多分钟。通常如果你每秒有一个天猫盒子，10分钟10分钟，双十一就惨了。收银台一下子就降了90%，你还想达到350亿，要么做梦，要么多加10倍的服务器和带宽。所以业务是不完美的，要在绝对正确和绝对快速之间做出取舍，保证相对快速和极端正确，允许一定的库存误差和超卖。

好了，说了半天淘宝，能不能说12306？

我以北京西到深圳北的G71高铁为例。它有17个车站和3个座位。表面上看，这三种不是商品吗？G71业务块、G71一级块和G71二级块。大部分轻松喷12306的技术人员最先在这里栽跟头。

其实G71有136*3=408种商品。怎么算的？请看:

如果从京西卖，有16种卖法，京西去保定、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门、深圳。。。。是一种独立的商品，

同理，石家庄下车有15种，类比一下，有136种票:16+15+14...+2+1 = 136.每张票有三种座位，共408项。

好了，我们来看看出票时如何减少库存。由于商务舱、头等舱和二等舱的座位数是独立的，所以库存操作是一样的。座位的区别我就不提了，只讨论始发站和到站。另外，接下来是理论世界的模型，而不是12306数据库就是这样设计的。

乘客A买了一张北京西到保定东的票，这个商品的库存会减少一个。同时，北京西至石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门、深圳15个站点的库存也将减少一个。换句话说，实际上会发一张北京西到保定东的票。

这还不是最复杂的。如果乘客B购买北京西到深圳北的车票，除外，该商品库存将减少一个，北京西到保定东、石家庄、郑州、武汉、长沙、广州、虎门的商品库存也将减少一个，保定东去石家庄、郑州、武汉。。减少的商品总数为16+15+14+...+1 = 120.

当然，并不是每张票的库存都是这样实时计算的。黄金周等高峰期可根据往年运营情况提前定票。比如北京到武汉的长途稍微多一点，保定到石家庄的短途稍微少一点。我没有证据证明铁道部有这样做，但我相信铁道部在12306网站开通之前就有这个手动预配策略。

想象一下，8万人拿着钱冲你喊:卖给我。你终于在钱堆里找到了一只手，拿了他的钱，转身去找120个同事，叫他们减少库存，这120个同事就被你这样的8万人包围了；和你一样，每卖出一件商品，就需要找几十个人来降低库存……这就是12306动态库存的变态。你平时买东西的任何网站的库存机制都要复杂几十倍甚至几百倍。

先说抢票插件。机器总是比人快。当你终于突破8万人的包围圈来到柜台时，你发现，操，绑着钱的竹竿有10万根，一退就要穿过三层人肉才能靠近柜台。竹竿伸到八个人后面，钱就到了柜台。低头看手机，票没了，竹竿却一直伸在那里，不曾低头，不曾眨眼。没有这十万根竹竿，虽然你很可能抢不到票，但也不会抑郁成这样:为什么我TM总是最慢的？！！

防止机器人抢票不是加个图片验证码那么简单。我写过一篇文章，系统分析过。机器暴力破解图片验证码有六种方法，抢票插件使用第三种，OCR识别。谷歌采用的波浪字母已经能够更好地防止机器的光学字符识别，ems.com.cn的验证码就是一个反面例子。机器的OCR成功率接近100%，12306的成功率比ems的图片验证码稍强。但是验证码应该设置的比较复杂。大家要喷:就是便宜大学生和办公室白领。农民工连26个字母都认不出来。他们怎么做到的？做动画验证码。有人喷。视力不好的人怎么办？最后验证码太简单了，大家都很开心。其实开发抢票插件的公司最开心。

即使采用机器无法识别的验证码，也无法抵抗社会工程的破解方法。招一堆在网吧打游戏的年轻朋友。每次你成功输入50个验证码到1元，或者等值的虚拟货币和游戏装备，我保证有无数人想赚到这笔钱。这笔钱对于倒卖门票的利润来说是一个可以接受的成本。有什么技术可以防止社会工程的破解？网吧能防青少年的验证码只有。

上面的讨论只是把12306当成一个从零开始，没有淘宝那样历史包袱的交易系统。其实不是。有电话售票、火车站售票、销售点售票等多种传统渠道服务。除了客运服务，12306还有中国最大的散货运输系统。

frame 空政策讲技术，不可能解决春运高峰抢票的困境。如果想让大家在春运高峰12306抢票，没有拥堵感。那就是逼12306买很多服务器来应对春运高峰。春节旅游高峰过去后，它变成了像亚马逊一样强大的云计算。和强制北京修建10车道高速公路到八达岭长城是一个道理。

目前12306还存在技术问题，比如抢票高峰期，一个身份证号和一个图片验证码的输入卡死，服务器忙，你的浏览器卡什么？

但是人们在进步。相信在2014年春运热潮中，技术将不再是一票难求的主要问题。在铁路运力不能快速增长的情况下，为了在春运高峰期更公平地购票，有必要调整停车政策。

以下是针对春节和国庆节的暑假。其他时期大部分线路保持现状就够了，问题不大。很少有票源紧张的线路可以按照春运高峰办理:

1.拍卖法，出价最高者得之

硬座票是机票价格的时候，相信买票不难，黄牛没那么多。要说淘宝能一下子帮12306解决技术问题，淘宝的拍卖系统能帮上忙。浙江高院拍卖淘宝一年多，成交额26亿。

不幸的是，这种方法是不可能的。什么样的高铁票价被媒体和舆论领袖喷过，更别说拍卖了。况且火车票毕竟只是生存需要。由于票价在过去20年里没有上涨，其中已经有护理补贴的组成部分，全面拍卖可能不合适。

2.彩票法，幸运的人得到它

报名在开车前2个月开放，开车前7天抽签，中途可以取消。预付车费，无法退款。上传身份证和面对面自拍，用机器检查。

这样拦截黄牛的成功率会高很多。黄牛可以预售票，找到大量真实身份证号。你们黄牛会让每个给你身份证号的人给你身份证照片和人脸自拍？就算真的有人想找黄牛，也会犹豫要不要给身份证照片。而且中间人工操作多，牛的成本增加，可能拿不到票。反正都是机会。我觉得真正的消费者会选择先碰运气。

这个方法也很难实现。无论彩票规则怎么设计，都会有人喊“有黑幕，不要相信政府”。

开车前7天，抽签。改行程的要在开车前7天决定是否改。还有时间想别的办法。当然不一定是7天，15天，10天，但是需要一个数据模型来计算具体的天数。

3.拍卖+抽奖

软卧、高铁商务座等高价物品拍卖。反正买这个东西的人经济能力比较强。我们来拼一下谁的经济能力更强。

硬座和站票抽签。

4.凭身份证进站，车票和发票一样，是报销凭证，不是进站凭证；退款后，款项进入12306账户，不能兑现，只能由乘客下次使用；黄金周期间，个人账户最多可以订购10张门票。

这种方法可以打击黄牛，倒卖；跑了一段时间后，根据账户余额拿到排名表，就知道黄牛是谁了。可惜这需要站内设备改造的配合。