强大12306系统的背后逻辑（强大12306系统的背后逻辑分析）

12306系统非常牛，应该是当今世界最强大的应用软件系统。

首先，我要纠正一下，12306软件系统是中国铁道科学研究院电子计算技术研究所组织开发、上线、营运、维护的，是地地道道自主开发的系统软件平台。

网传太极、同方中标的中铁“新一代客票系统一期工程项目”，以及“二期工程项目”，这里的一期二期工程项目是指系统集成，并不是软件系统招标，主要是计算机网络、机房、消防、综合布线、精密空调、动力环境监控、UPS电源系统等弱电智能化工程建设。

中国铁路客运信息化领域的领军人物和中国铁路客票发售和预订系统研发的技术带头人，被誉为“12306”系统的最强大脑是单杏花，女，1974年3月出生，汉族，江西婺源人，研究员，工学博士，硕士生导师。1995年本科毕业于西安工业大学，2012年9月毕业于中国铁道科学研究院交通运输规划与管理专业，获工学博士学位。

单杏花参加党的十九大会议

她长期从事铁路客票、客运营销决策、客运收益管理、电子商务、旅客服务等客运相关领域信息系统研发和重大工程。

现任中国铁道科学研究院电子计算技术研究所副总工程师、ASP技术部主任，中国铁路总公司青年拔尖人才，中国铁路总公司专业技术带头人，中国铁道协会、中国计算机协会高级会员。

看看她获得的成就，就可以了解12306系统的完善与改进过程。

1、基础计算机技术领域：主持研发自主知识产权的数据传输中间件产品，实现了铁路客票系统车站、铁路局、铁路总公司以及与旅服、清算、收入等系统的数据传输。共同主持研发自主知识产权的异构数据同步软件，实现了铁路12306网站余票、订单、电子客票等数据从关系型数据库到内存数据库的异构实时同步。两项产品均填补了国内该领域的空白。

2、铁路客票系统研究建设领域：参与了“铁路客票发售和预订系统”1.0到5.0版本的研发，使铁路实现了手工售票向计算机售票的转变、车站独立售票向全国联网售票的转变；主持研发5.0版本，创新了售票组织新技术，实现了列车席位的共用和复用，便利旅客购票的同时，帮助铁路取得了显著的经济和社会效益，系统达到国际先进水平，项目曾获国家科技进步一等奖、铁路科技进步一等奖、中国计算机学会王选奖二等奖、铁科院科技进步一等奖。

3、客运营销辅助决策领域：主持铁路客运营销辅助决策系统研发，首次建立了铁路客运营销数据仓库，研究创新铁路客流预测模型和票额动态智能分配模型，打破传统票额分配方式，以客流预测为基础，进行票额动态智能预分，一系列研究成果已投入实际运用，为铁路客运产品动态调整提供了辅助决策支持，在生产实践中取得了显著的经济和社会效益，系统达到国内领先水平。

4、电子商务领域：共同主持研发铁路12306互联网售票和手机售票系统，针对高峰期海量并发访问、恶意抢票等难题进行系列技术攻关，确保了售票系统高峰期的稳定运行，系统达到国际先进水平。12306互联网售票系统的推出，使旅客通宵排队购票、各车站开设大卖场、公安武警严阵以待的现象基本消失，车站周边交通环境得到了改善，二哥、黄牛、内部票、关系票彻底杜绝。

5、旅客服务领域。共同主持铁路客运专线相关客服系统的研发工作，攻克了铁路磁票在应用过程的读写及加密难题，共同负责完成了中国第一条高速铁路京津城际客服成套技术的研发和推广，为高铁客服系统建设奠定了坚实的技术基础。

6、信息化管理领域。作为铁路信息总体规划客运信息系统规划的主要负责人，负责了《铁路信息化总体规划》中“客运营销辅助决策系统”和“客票发售和预订系统”子系统专项规划的编制。

主持和负责研发的各客运相关系统在铁路客运改革过程中发挥出了巨大作用，为铁路践行“三个出行承诺”奠定了技术基础，为铁路客运“增运增收”提供了技术保障。主持和负责完成省部级重大项目30多项，获部级科学技术一等奖5项，部级二等奖3项，部级三等奖4项，累计出版著作3部，发表中英文学术论文20余篇。

7、她和团队研发的“候补购票”功能已经于2019年春运期间上线，抢票情况再次缓解。

2018年9月份开始着手迎接春运，她和团队开始研发的“候补购票”功能于2019年春运期间上线。“旅客遇到车票售完的情况，在12306平台登记购票信息支付预购票资金后，如有退票、余票，12306系统将自动为其购票，无论是购票速度还是成功率都将领先于抢票软件。2018年11月3日，12306购票系统首页按照旅客需求和习惯以及审美要求全新升级改版，7.0售票系统也正在研讨当中。单杏花表示，这些升级都是基于庞大的用户使用反馈和研发团队的不断追求中实现的。

12306售票处理能力现在已提升到1500万张/日，日常运行平稳。同时，他们还在12306网站上推出了订“外卖”平台、接续转乘、动车组选座等全新功能。

其次，12306系统的复杂性远超外界想象，在SKU（商品存货）数量计算难度远大于淘宝、京东、美团、拼多多等电商的情况下，还要每天完成超过1500万个订单，并承受近1500亿次的点击。

根据全国列车车次表，全国共有客运列车每天约6000趟，每趟按平均有座位1000个计算，共有座位600万个，这还不包括无座票，还有1805个客运火车站，算法的复杂程度可以想象。

在电商平台上，每个商品对应一个SKU，有人购买1件，库存就减1。而12306的特殊性在于，火车票是一种动态的SKU，计算起来的数据量可能是普通电商产品的数百倍。

以北京西到深圳福田的G71次高铁为例，共有17个站、3种座位。表面看起来是3个SKU，即G71商务座、一等座、二等座，但实际上，G71次高铁有408个SKU。

原因很简单：从北京西站始发的车票，后面有16个车站，即16种不同的车票；涿州东站是第二站，有15种不同的车票，以此类推，单以上下车的站来计算，G71次高铁就会有16 15…… 2 1=136个SKU，而每种票对应3种座位，一共是408个商品。

购票时，你会发现，对于旅客下单后，有一个支付时间限制，过期未支付，这张票就释放出来了，其实，理论上这个支付时间限制越短越好。

如果旅客购买了一张北京西站到涿州东站的车票，G71次高铁的SKU要减去16；而如果购买的是北京西站到深圳福田站的车票，则要减去136个SKU。

以上只是SKU的减值。若旅客购买的是短途票，如北京西站到涿州东站，则在SKU减去16的同时，还要增加涿州东站到之后各站、之后各站相互间的SKU，即增加120个SKU。

若再叠加当前的选座功能（A、B、C、D、F），计算数量可能还要再翻倍。而这些计算数据，需要在大量购票者抢票的数秒，甚至数毫秒内完成。

对于上述计算方法，铁科院12306技术部技术总监在接受《中国经济周刊》记者采访时说，车票在出售时会引发非常复杂的连锁的变化，是铁路业内独有的情况。因此，12306在设计时，首先是要考虑到铁路部门的业务需求，“铁路要支持沿途不同的旅客出行。尤其是一些停站特别多的车次，有的车要运行70多个小时，一列车可能正常是拉1000多个旅客，但实际上不同时间阶段、不同区间的可发售的车票，要远超过这个数值。”

他介绍，车票售出后数据的变化，对12306系统的压力考验非常大，铁路部门通过采取数据的分析预测，根据不同的运力需求和运营安排，提前安排相应车票的发售等方式，缓解压力。“铁路部门从1996年到现在，通过20多年的技术积累，采取了一些独有的技术方案，解决了这个问题。”例如，将车票分时段销售，就大大降低了同一时段的数据压力。12306的放票时间，已从最初的一天4个放票时间点，增加到10个，再到现在每天21个放票时间点。

12306从2018年开始构建风控系统，通过识别包括浏览器、IP在内的一些异常行为予以拦截。“例如，正常旅客购票可能每次操作需要一秒钟，而风险请求则可能达到毫秒级，对这种异常请求就会被风控系统拦截。当然，具体的拦截中，我们还有更多的考虑方面和识别手段。”

在这些风险请求中，来自第三方抢票软件的请求，占据不小的比例。单杏花表示，其他网站提供的抢票服务，对12306系统造成了一定影响，铁路部门因此在风控方面进行了研发，通过风控系统对一些异常行为进行拦截，来保证12306能够运行稳定。“我们保障运行稳定的目的是什么？是为了让正常的旅客正常查询、正常下单、正常支付，更好保障售票的公平公正。避免出现一些加价、价高者得，避免出现一些退票、退手续费情况，让旅客受到损失。”

除了通过风控系统防范，铁路部门还打出了“组合拳”，通过“候补购票”，让刷票软件存在的意义大打折扣。

通过大数据分析，铁路部门可以提前预判一些热门地区的需求，进而在条件允许的情况下增加运力，例如将8节编组的动车组增加为16节编组的动车组，或者开行临客等。大数据的便利性不止于此，为老人优先配置下铺、为儿童配置相邻席位等，也需要12306系统的大数据支持。

我还一度研究12306的并发机制、数据库架构等等，不一一罗列。

12306高并发系统架构

12306库存Server集群

我最后想说的是，12306系统为什么这么牛呢？背后的是什么逻辑？

其实，这是中国市场应用环境倒逼的结果，也是中国走“复制 创新”的必由之路。

中国铁路车票的电子化进程，12306系统也是经历崩溃、宕机过程，经过多年的努力，才达到现在的水平，但仍然存在一些bug，需要不断完善。

应用环境的倒逼，是中国软件甚至科技行业发展的原动力。

比如数据库，Oracle公司的数据库，曾经一度占据全球90%的份额，在中国是绝对垄断地位，垄断中国市场30年后，美国巨头黯然败走中国！近年来，逐步被国产数据库替代了，阿里、华为、腾讯、百度的分布式数据库后来居上，这也是得益于中国数据库的市场规模的剧增，也是应用市场倒逼的结果。

中国高铁，也是“复制 创新”模式的极致案例。

海康，因为在视频监控领域的发展，庞大的存储业务应用，倒逼海康成为全球存储领域的翘楚企业。

可喜的是，比亚迪在新能源汽车行业的崛起，也是市场应用倒逼的结果，虽然来得晚一点，但符合科技发展规律。

在其他领域也然。比如，上世纪80年代，我们银行有哪一家排名进入世界前列了？现在的宇宙第一银行又是谁？呵呵，现在看看，世界银行巨头的排名，中国有多少家？

近年来，中国发明专利最多的企业是谁？有人会说是华为。事实上，华为排第二，第一是国家电网，近5年来，国家电网的发明专利数量高达2.33万件，稳居榜首，华为位列第二，有近两万件的发明专利。看看南非，成天电网崩溃，看看美国，电网多么脆弱啊。我们自己呢？停电几个小时，估计就是上央视的头条新闻了。这得益于中国电网的科技实力的提升。

造船行业也是，江南造船厂船坞的军舰在“下饺子”呢……

美国，曾经依靠庞大的市场规模与应用，成就了非常多的行业科技巨头。

现在，中国崛起了，比美国更为庞大的市场规模与应用，一定会诞生更伟大的科技企业，我们拭目以待！