目錄

一.前言

二.問題與挑戰?

    1.庫存同步效率問題

    2.并發超賣問題

    3.共享庫存計算問題

三.核心設計方案

     1.同步提效方案

     2.防超賣解決方案

     3.共享庫存計算方案

四.回顧總結

一.前言

受疫情影響，越來越多的消費者在線上購買日常消費品，進一步加速了即時消費需求，隨著線上訂單量顯著升高，運維成本成了很大的瓶頸。傳統方式由運營人員維護線下、線上庫存，庫存維護不及時會引發商品缺勤率升高（有庫存無法售賣）、缺貨出（超賣）等問題，影響用戶購物體驗。本文主要介紹海博庫存系統是如何保證線下線上庫存統一、及時、準確的一體化解決方案。

二.問題與挑戰

即時零售需求下，線上、線下商品銷售采用一盤貨模式，即線上、線下商品種類相同，銷售同一份庫存。為了提升用戶體驗，線下所有商品種類（標品、箱包品、稱重品、組套品等）都能在線上售賣。庫存變更的同步流程，如圖所示：

線下門店庫存在線上三方渠道銷售會涉及到庫存的計算、轉換、同步等多種操作，商家實際運營過程中會出現以下幾種問題。假如門店剩余庫存如下列表所示：

1. 庫存同步效率問題

場景1：線下門店庫存變更同步線上三方渠道

如圖所示，用戶A在線下門店購買5瓶可樂，付款后庫存剩余5瓶。線下庫存變更后未及時同步至線上三方渠道，用戶B在線上三方渠道購買6瓶可樂，結賬后庫存剩余4瓶，一共售賣11瓶可樂，線下門店庫存發生超賣。

場景2：線上多渠道共享同一份庫存，單一渠道庫存變更同步其他渠道

如圖所示，用戶A在到家渠道購買可樂6瓶，付款后剩余4瓶，庫存變更后未及時同步至自有渠道，用戶B在自有渠道購買8瓶可樂，結賬后庫存剩余2瓶，一共售賣14瓶可樂，線下門店庫存發生超賣。

2. 并發購買超賣問題

場景1：線下門店與線上三方渠道并發購買

如圖所示，用戶A在線下門店購買酸奶4瓶，同時用戶B在線上渠道購買5瓶酸奶，線上線下總共售賣9瓶酸奶，線下門店庫存發生超賣。

場景2：線上多渠道間并發購買

如圖所示，用戶A在到家渠道購買酸奶3瓶，同時用戶B在自有渠道購買6瓶酸奶，線上庫存總共售賣9瓶酸奶，線下門店庫存發生超賣。

3. 共享庫存計算問題

線上渠道包括單品、箱包品、多規格品、組套品等多種類商品售賣，由于線下門店、線上渠道共享庫存，根據門店庫存換算后，如圖所示，線上渠道可售庫存分別為：可樂(瓶裝)10瓶、可樂(提裝)1提、雞翅（500g）2份、可樂雞翅（可樂【瓶裝】*1 + 雞翅*200g）5份。

用戶A在到家渠道購買了1份可樂雞翅, 其中可樂共享庫存關聯商品包括瓶裝可樂和提裝可樂，雞翅關聯商品500g稱重雞翅，所有關聯品庫存重新計算，計算量大、計算復雜、同時人工維護變更困難。

三.核心設計方案

1.同步提效方案

門店庫存發生變更，從門店同步到三方渠道，如果同步時間過長，三方渠道庫存不準確，商家很容易發生超賣。我們需要保證同步時間在可控的范圍內，避免出現超賣。解決該問題難點及分析如下：

• 庫存變更頻繁：高動銷商品庫存變更頻繁，需提高同步效率。

• 同步數據量大：部分商家為保證庫存準確，線下早八晚九全量同步，其他時間增量同步，同步數據量大，需提升同步頻次。

• 三方渠道限頻：線上各渠道庫存同步存在限頻，且限頻不一致。

1.1 低延時數據同步方案

由上述問題可知，庫存同步數據量大、流程長，會影響庫存的同步性能，為了提升性能，將服務進行隔離，拆分如下兩個模塊，避免大量同步影響庫存計算。 線下庫存：主要負責庫存數據的校驗、過濾線上庫存：主要處理海博庫存的計算和渠道同步

鑒于庫存同步數據量大，為避免與手動調整庫存過程中發生沖突，造成庫存錯誤，我們通過分布式鎖實現并發控制；為了提高處理效率，剝離非核心業務操作，通過消息中間件異步保存流水和同步任務，同步操作是基于分布式調度框架多線程并行同步，提升同步頻次和效率。

1.2 動態控頻同步策略

如前文所述，同步渠道采用分布式調度框架，該框架能讓商家所有門店品任務，動態的分配到多個主機jvm中，通過不同的線程組并行執行。在多線程情況下，這些同步任務通過劃分不同分片（每個分片為一組同步任務），每個線程執行一個或多個分片的任務，避免重復處理。

如果根據商家維度分配某個分片，在數據量大時，很容易出現任務積壓；無限增加分片，可能會觸發渠道限頻，以上兩種場景均會導致同步效率低。

如圖所示，我們的策略是根據商家同步任務的情況，均衡分配任務所屬分片,實現不觸發渠道限頻的情況下達到最高同步效率。

1.3 任務優先級同步策略

在實際業務場景中，除線下同步，還有手動調整、同步配置變更、線上銷售等多種場景觸發庫存變更。每種業務場景對庫存的影響和及時性要求不同。

舉個案例，假如線下同步10個庫存至渠道，同時商家在海博將庫存手動調整為5，此場景下手動調整的優先級比線下同步高，三方渠道最終庫存應該是5，否則會發生超賣。

我們的解決方案是根據特定算法和策略進行打分，分值高的任務優先同步，可實現線下變更同步控制在分鐘級延遲，手動調整、線上銷售同步控制在秒級延遲。

2.防超賣解決方案

基于前面提到的數據同步方案，雖然解決了同步延遲（控制在分鐘級），但是無法解決商品在低庫存量時，線下線上同時銷售發生超賣的問題，需要保證商品銷售最大化的前提下有效控制缺貨出。

2.1 動態安全庫存設計

  從業務角度考慮，增加安全庫存，可降低超賣率。

• 安全庫存：保留固定庫存只在線下門店售賣    

• 線上可售庫存 = 線下門店庫存 - 安全庫存

由于線下門店用戶選購時間不固定，無法精準確定商品具體的安全庫存值，如何合理設置安全庫存？如果粗暴的將商品安全庫存統一設置為4，會出現以下兩種問題，如圖所示：

8:31-9:00時段，線下門店庫存為10，線上可售庫存=總庫存（10）- 安全庫存（4）, 此時線下一次賣出8個，在庫存同步生效之前，加上線上可售庫存6，理論上可能超賣個數=8+6-10；

10:01-10:30時段，線下門店庫存為10，線上可售庫存=總庫存（10）- 安全庫存（4），此時線下一次賣出2個，加上線上可售庫存6，理論上線下門店和線上三方渠道一共銷售庫存個數=2+6，其中有2個庫存在線上缺勤，無法售賣。

以上計算方法是在最理想的狀態下進行的計算，在實際計算中，動態安全庫存 ≈ 線下時段銷量。

此方案通過銷量預測算法，對線下門店各時段銷售庫存進行預測，動態設置安全庫存。

2.2 同步系數設計

基于以上動態安全庫存設計，能夠降低線下線上同時銷售產生超賣問題，但無法避免渠道間并發銷售產生的超賣，通過增加同步系數，按比例同步各渠道可售庫存，降低超賣率，保證商品銷售最大化，如圖所示：

• 同步系數：線上可售庫存占用線下門店庫存比例

• 線上可售庫存 = 線下門店庫存 * 同步系數

3.共享庫存計算方案

線下涉及商品種類繁多（標品、箱包品、多規格稱重品、組套品等），為了提升用戶體驗，需保證所有商品種類在線上標品化銷售，并準確計算共享庫存的商品庫存。解決該問題難點及分析如下：

• 計算量大：線下門店庫存發生變更、線上銷售扣減庫存，關聯共享庫存商品都需重新計算，計算量大且極易發生并發。

• 時效要求高：所有共享庫存商品庫存需保證同時變更，否則會出現庫存不準確。

3.1 庫存計算引擎

• 預占庫存：線上銷售未配送商品數量

• 線下可用庫存：共享庫存可用商品數量（線下門店庫存-共享庫存商品總預占）

• 可售庫存：可對外銷售的商品數量

• 現貨庫存：線上商品總數量（可售庫存 + 預占庫存）

針對計算量大，我們設計了可擴展、可編排的庫存計算引擎，如圖所示：

該方案支持標品、箱包品、稱重品以及共享庫存關聯品的并行計算，保證庫存變更的時效性、準確性。

庫存變動中，最關鍵的節點就是線上銷售扣減庫存，扣減規則如下：

• 預占：+預占，-可售

• 調整：-預占，+可售

• 換貨：【訂單品】-預占，+可售，【換貨品】+預占，-可售

• 出庫：-預占，-現貨

• 取消：-預占，+可售

為保證訂單處理流程性能和效率，線上銷售扣減庫存采用mq異步消息方式處理，由于mq無法保證與實際流程一致，按照錯誤順序處理庫存，會導致庫存數據錯誤。我們設計了訂單狀態機，在扣減庫存前，進行前置狀態校驗，避免此問題。

3.2 訂單狀態機設計

訂單狀態機主要包括訂單預占、訂單調整、訂單換貨、訂單出庫、訂單取消等節點，如圖所示：

為方便擴展，通過配置方式維護各節點的前置狀態，扣減庫存前根據當前節點狀態進行處理。

四.回顧總結

基于以上即時零售場景存在的痛點，我們在分析、梳理、解決這些的問題過程中沉淀了如下的庫存系統架構：

庫存架構從多方面進行考慮設計：

服務隔離方面，拆分線下、線上庫存兩個模塊，線下庫存負責接收ERP庫存數據，并進行數據過濾、清洗，線上庫存支持業務操作、庫存計算和渠道數據同步。

同步效率方面，設計了動態控頻同步組件，針對不同渠道動態控制同步頻率，保證渠道同步效率的最大化。

拓展性方面，設計了庫存計算引擎，根據不同業務場景可編排計算流程，同時支持新業務場景的拓展。

準確性方面，該架構支持全鏈路數據監控，保證數據在各環節的準確、可追溯；

以上為即時零售庫存系統的整體設計，我們通過合理的架構設計保證了庫存在整體業務流程的實時、準確、統一。