Design A Flash Sale / Ticketing System (Prevent Overselling)

1) Problem Clarification / Làm rõ bài toán

EN

We need to design a system where large numbers of users attempt to purchase limited items simultaneously (flash sale, ticket sale, sneaker drop).

Challenges:

extreme concurrency
hot item inventory accuracy
fairness
no oversell

VI

Thiết kế hệ thống bán vé / flash sale (đua ship, vé concert, flash sale Shopee).

Thách thức:

concurrency cực cao
số lượng có hạn
fairness (công bằng)
không được bán tràn

2) Requirements Definition / Yêu cầu hệ thống

EN – Functional

✔ Reserve inventory
✔ Prevent oversell
✔ Queue/priority model
✔ Payment confirmation
✔ Release expired reservations
✔ Notifications

VI – Chức năng

✔ giữ slot
✔ chống oversell
✔ queue/ưu tiên
✔ xác nhận thanh toán
✔ hết hạn thì trả lại slot
✔ thông báo kết quả

EN – Non-functional

✔ <200ms latency
✔ handle millions of requests
✔ consistency > availability (C over A)
✔ eventual settlement after payment completion

VI – Phi chức năng

✔ latency <200ms
✔ chịu tải triệu request
✔ ưu tiên consistency hơn availability
✔ settlement sau payment async

3) Architecture Overview / Kiến trúc tổng quan

Client → Gateway → Rate Limiter → Reservation Service → Queue → Payment Service → Inventory DB → Settlement Engine

VI

Flow:

Client → Rate limit → Reserve Service → Queue → Payment → Inventory → Settlement

4) Inventory Reservation Model / Mô hình giữ hàng

EN

Core idea: sell reservation, not item.

Steps:

Check inventory
Pre-reserve slot
Timeout window (e.g., 2 minutes)
Confirm payment → finalize
Timeout expiry → release slot

VI

Ý tưởng: bán quyền giữ slot, không bán hàng ngay.

Bước:

check tồn
pre-reserve
timeout (2 phút)
thanh toán → finalize
timeout → trả slot

5) Race Condition Avoidance / Tránh race

EN

Implement atomic inventory decrement:

Redis atomic counter
DB atomic UPDATE inventory SET count = count - 1 WHERE count > 0

VI

Giảm tồn kho atomically:

Redis atomic counter
DB update atomic count > 0

6) Queueing Strategy / Chiến lược xếp hàng

EN

Users enter a queue:

token retrieved
FIFO ordering
dequeue when inventory available

This smooths request spikes.

VI

Người dùng vào queue:

lấy token
xử lý FIFO
dequeue khi còn slot

Giảm spike request.

7) Payment Flow & Idempotency / Thanh toán + idempotency

EN

Payment async:

reservation recorded
payment gateway process
callback confirm

Idempotency key ensures retry-safe confirmation.

VI

Thanh toán async:

ghi reservation
payment gateway xử lý
callback xác nhận

Idempotency key tránh double confirm.

8) Consistency Strategy / Chiến lược consistency

EN

Because oversell is unacceptable:

Strong consistency when decrementing inventory
Eventual consistency acceptable for analytics

VI

Không được oversell → cần strong consistency cho tồn kho.

Analytics có thể eventual.

9) Cache Hot Key Avoidance / Tránh nóng cache key

EN

When millions hit 1 product ID → hot-key issue:
Solution:

key partitioning
local cache
request coalescing
replicated counters

VI

1 sản phẩm hot → thành hot-key.
Giải pháp:

partition key
local cache
gom request
counter replicate

10) Handling Failures / Xử lý lỗi

EN

Payment fails → release reservation
Queue stuck → timeout fallback
Gateway down → retry reservation
Duplicate callback → idempotency handler

VI

Payment fail → trả slot
Queue kẹt → timeout fallback
Gateway down → retry reserve
Callback trùng → idempotency handler

11) Anti-Bot Measures / Chống bot

EN

rate limit
session validation
HMAC token signing
captcha
device fingerprinting

VI

rate limit
validate session
token ký HMAC
captcha
fingerprint thiết bị

12) Observability / Giám sát

EN

Monitor:

reservation success rate
queue latency
payment conversion
timeout releases
oversell risk trace logs

VI

Theo dõi:

tỷ lệ đặt giữ thành công
latency dequeue
conversion thanh toán
số lượng slot hết hạn trả lại
trace rủi ro oversell

13) Trade-offs / Thương lượng thiết kế

EN

Option A — Pessimistic locking (strong consistency)
✔ safe but slow under contention

Option B — Optimistic reservation + compensation
✔ high throughput + release on failure

Hybrid approach preferred.

VI

A — khoá pessimistic
✔ an toàn nhưng chậm

B — optimistic + compensation
✔ throughput cao, xoá bù khi fail

Thực tế hybrid.

14) Future Enhancements / Mở rộng tương lai

EN

priority queue for VIP members
auction-based bidding
ML fraud detection
surge pricing
distributed ledger settlement

VI

queue ưu tiên theo VIP
bidding theo giá
ML phát hiện fraud
surge pricing
ledger settlement phân tán