目录
引言 网约车系统 需求设计 概要设计 详细设计 体验优化 小结
1.引言
1.1 台风来袭
深圳上周受台风“苏拉”影响，从 9 月 1 日 12 时起在全市启动防台风和防汛一级应急响应。
对深圳打工人的具体影响为，当日从下午 4 点起全市实行 “五停”：停工、停业、停市，当日已经停课、晚上 7 点后停运。
由于下午 4 点停市，于是大部分公司都早早下班。其中有赶点下班的，像这样：
有提前下班的，像这样：
还有像我们这样要居家远程办公的：
1.2 崩溃打车
下午 4 点左右，公交和地铁都人满为患。
于是快下班（居家办公）的时候就想着打个车回家，然而打开滴滴之后：
排队人数 142 位，这个排队人数和时长，让我的心一下就拔凉拔凉的。
根据历史经验，在雨天打上车的应答时间得往后推半个小时左右。更何况，这还是台风天气！
滴滴啊滴滴，你就不能提前准备一下嘛，这个等待时长，会让你损失很多订单分成的。
但反过来想，这种紧急预警，也不能完全怪打车平台，毕竟，车辆调度也是需要一定时间的。在这种大家争相逃命（bushi 的时候，周围的车辆估计也不太够用。
卷起来
等着也是等着，于是就回到公司继续看技术文章。这时我突然想到，经过这次车辆紧急调度之后，如果我是滴滴的开发工程师，需要怎么处理这种情况呢？
如果滴滴的面试官在我眼前，他又会怎么考量候选人的技术深度和产品思维呢？
2. 设计一个“网约车系统”
面试官：“滴滴打车用过是吧！看你简历里写道会架构设计是吧，如果让你设计一个网约车系统，你会从哪些方面考虑呢？”
2.1 需求分析
网约车系统（比如滴滴）的核心功能是把乘客的打车订单发送给附件的网约车司机，司机接单后，到上车点接送乘客，乘客下车后完成订单。
其中，司机通过平台约定的比例抽取分成（70%-80%不等），乘客可以根据第三方平台的信用值（比如支付宝）来开通免密支付，在下车后自动支付订单。用例图如下：
乘客和司机都有注册登录功能，分属于乘客用户模块和司机用户模块。网约车系统的另外核心功能是乘客打车，订单分配，以及司机送单。
2.2 概要设计
网约车系统是互联网+共享资源的一种模式，目的是要把车辆和乘客结合起来，节约已有资源的一种方式，通常是一辆网约车对多个用户。
所以对于乘客和司机来说，他们和系统的交互关系是不同的。比如一个人一天可能只打一次车，而一个司机一天得拉好几趟活。
故我们需要开发两个 APP 应用，分别给乘客和司机打车和接单，架构图如下：
1）乘客视角
如上所示：乘客在手机 App 注册成为用户后，可以选择出发地和目的地，进行打车。
打车请求通过负载均衡服务器，经过请求转发等一系列筛选，然后到达 HTTP 网关集群，再由网关集群进行业务校验，调用相应的微服务。
例如，乘客在手机上获取个人用户信息，收藏的地址信息等，可以将请求转发到用户系统。需要叫车时，将出发地、目的地、个人位置等信息发送至打车系统。
2）司机视角
如上图所示：司机在手机 App 注册成为用户并开始接单后，打开手机的位置信息，通过 TCP 长连接定时将自己的位置信息发送给平台，同时也接收平台发布的订单消息。
司机 App 采用 TCP 长连接是因为要定时发送和接收系统消息，若采用 HTTP 推送：
一方面对实时性有影响，另一方面每次通信都得重新建立一次连接会有失体面（耗费资源）。
司机 App：每 3~5 秒向平台发送一次当前的位置信息，包括车辆经纬度，车头朝向等。TCP 服务器集群相当于网关，只是以 TCP 长连接的方式向 App 提供接入服务，地理位置服务负责管理司机的位置信息。
3）订单接收
网关集群充当业务系统的注册中心，负责安全过滤，业务限流，请求转发等工作。
业务由一个个独立部署的网关服务器组成，当请求过多时，可以通过负载均衡服务器将流量压力分散到不同的网关服务器上。
当用户打车时，通过负载均衡服务器将请求打到某一个网关服务器上，网关首先会调用订单系统，为用户创建一个打车订单（订单状态为 “已创建”），并存库。
然后网关服务器调用打车系统，打车系统将用户信息、用户位置、出发地、目的地等数据封装到一个消息包中，发送到消息队列（比如 RabbitMQ），等待系统为用户订单分配司机。
4）订单分配
订单分配系统作为消息队列的消费者，会实时监听队列中的订单。当获取到新的订单消息时，订单分配系统会将订单状态修改为 “订单分配中”，并存库。
然后，订单分配系统将用户信息、用户位置、出发地、目的地等信息发送给订单推送 SDK。
接着，订单推送 SDK 调用地理位置系统，获取司机的实时位置，再结合用户的上车点，选择最合适的司机进行派单，然后把订单消息发送到消息告警系统。这时，订单分配系统将订单状态修改为 “司机已接单” 状态。
订单消息通过专门的消息告警系统进行推送，通过 TCP 长连接将订单推送到匹配上的司机手机 App。
5）拒单和抢单
订单推送 SDK 在分配司机时，会考虑司机当前的订单是否完成。当分配到最合适的司机时，司机也可以根据自身情况选择 “拒单”，但是平台会记录下来评估司机的接单效率。
打车平台里，司机如果拒单太多，就可能在后续的一段时间里将分配订单的权重分数降低，影响自身的业绩。
订单分派逻辑也可以修改为允许附加的司机抢单，具体实现为：
当订单创建后，由订单推送 SDK 将订单消息推送到一定的地理位置范围内的司机 App，在范围内的司机接收到订单消息后可以抢单，抢单完成后，订单状态变为“已派单”。
2.3 详细设计
打车平台的详细设计，我们会关注网约车系统的一些核心功能，如：长连接管理、地址算法、体验优化等。
1）长连接的优势
除了网页上常用的 HTTP 短连接请求，比如：百度搜索一下，输入关键词就发起一个 HTTP 请求，这就是最常用的短连接。
但是大型 APP，尤其是涉及到消息推送的应用（如 QQ、微信、美团等应用），几乎都会搭建一套完整的 TCP 长连接通道。
一张图看懂长连接的优势：
图片来源：《美团点评移动网络优化实践》
通过上图，我们得出结论。相比短连接，长连接优势有三：
连接成功率高
网络延时低
收发消息稳定，不易丢失
2）长连接管理
前面说到了长连接的优势是实时性高，收发消息稳定，而打车系统里司机需要定期发送自身的位置信息，并实时接收订单数据，所以司机 App 采用 TCP 长连接的方式来接入系统。
和 HTTP 无状态连接不同的是，TCP 长连接是有状态的连接。所谓无状态，是指每次用户请求可以随意发送到某一台服务器上，且每台服务器的返回相同，用户不关心是哪台服务器处理的请求。
当然，现在 HTTP2.0 也可以是有状态的长连接，我们此处默认是 HTTP1.x 的情况。
而 TCP 长连接为了保证传输效率和实时性，服务器和用户的手机 App 需要保持长连接的状态，即有状态的连接。
所以司机 App 每次信息上报或消息推送时，都会通过一个特定的连接通道，司机 App 接收消息和发送消息的连接通道是固定不变的。
因此，司机端的 TCP 长连接需要进行专门管理，处理司机 App 和服务器的连接信息，架构图如下：
为了保证每次消息的接收和推送都能找到对应通道，我们需要维护一个司机 App 到 TCP 服务器的映射关系，可以用 Redis 进行保存。
当司机 App 第一次登录，或者和服务器断开连接（比如服务器宕机、用户切换网络、后台关闭手机 App 等），需要重连时，司机 App 会通过用户长连接管理系统重新申请一个服务器连接（可用地址存储在 Zookeeper 中），TCP 连接服务器后再刷新 Redis 的缓存。
3）地址算法
当乘客打车后，订单推送 SDK 会结合司机所在地理位置，结合一个地址算法，计算出最适合的司机进行派单。
目前，手机收集地理位置一般是收集经纬度信息。经度范围是东经 180 到西经 180，纬度范围是南纬 90 到北纬 90。
我们设定西经为负，南纬为负，所以地球上的经度范围就是[-180， 180]，纬度范围就是[-90，90]。如果以本初子午线、赤道为界，地球可以分成4个部分。
根据这个原理，我们可以先将二维的空间经纬度编码成一个字符串，来唯一标识司机和乘客的位置信息。再通过 Redis 的 GeoHash 算法，来获取乘客附加的所有司机信息。
GeoHash 算法的原理是将乘客的经纬度换算成地址编码字符串，表示在某个矩形区域，通过这个算法可以快速找到同一个区域的所有司机。
它的实现用到了跳表数据结构，具体实现为：
将某个市区的一块范围作为 GeoHash 的 key，这个市区范围内所有的司机存储到一个跳表中，当乘客的地理位置出现在这个市区范围时，获取该范围内所有的司机信息。然后进一步筛选出最近的司机信息，进行派单。
4）体验优化
1. 距离算法
作为线上派单，通过距离运算来分配订单效果一定会比较差，因为 Redis 计算的是两点之间的空间距离，但司机必须沿道路行驶过来，在复杂的城市路况下，也许几十米的空间距离行驶十几分钟也未可知。
所以，后续需综合行驶距离（而非空间距离）、司机车头朝向以及上车点进行路径规划，来计算区域内每个司机到达乘客的距离和时间。
更进一步，如果区域内有多个乘客和司机，就要考虑所有人的等待时间，以此来优化用户体验，节省派单时间，提升盈利额。
2. 订单优先级
如果打车订单频繁取消，可根据司机或乘客行为进行判责。判责后给乘客和司机计算信誉分，并告知用户信誉分会影响乘客和司机的使用体验，且关联到派单的优先级。
司机接单优先级
综合考虑司机的信誉分，投诉次数，司机的接单数等等，来给不同信誉分的司机分配不同的订单优先级。
乘客派单优先级
根据乘客的打车时间段，打车距离，上车点等信息，做成用户画像，以合理安排司机，或者适当杀熟（bushi。
PS：目前有些不良打车平台就是这么做的 🐶 甚至之前爆出某打车平台，会根据不同的手机系统，进行差异收费。
4. 小结
4.1 网约车平台发展
目前，全球网约车市场已经达到了数千亿美元的规模，主要竞争者包括滴滴、Uber、Grab 等公司。在中国，滴滴作为最大的网约车平台已经占据了绝大部分市场份额。
网约车的核心商业逻辑比较简单，利益关联方主要为平台、司机、车辆、消费者。
平台分别对接司机、车辆【非必选项，有很多司机是带车上岗】和乘客，通过有效供需匹配赚取整个共享经济链省下的钱。
具体表现为：乘客和司机分别通过网约平台打车和接单，平台提供技术支持。乘客为打车服务付费，平台从交易金额中抽成（10%-30%不等）。
据全国网约车监管信息交互平台统计，截至 2023 年 2 月底，全国共有 303 家网约车平台公司取得网约车平台经营许可。
这些平台一部分是依靠高德打车、百度地图、美团打车为代表的网约车聚合平台；另一部分则是以滴滴出行、花小猪、T3 为代表的出行平台。
4.2 网约车平台现状
随着出行的解封，网约车平台重现生机。
但由于部分网约车聚合平台的准入门槛太低，所以在过去一段时间里暴露出愈来愈多的问题。如车辆、司机合规率低，遇到安全事故，产生责任纠纷，乘客维权困难等等。
由于其特殊的模式，导致其与网约车运营商存在责任边界问题，一直游离在法律边缘。
但随着网约车聚合平台的监管不断落地，全国各地都出行了一定的监管条例。
比如某打车平台要求车辆将司机和乘客的沟通记录留档，除了司机与乘客的在线沟通记录必须保存以外，还需要一个语音电话或车载录音转换，留存一段时间备查。
有了这些人性化的监管条例和技术的不断创新，网约车平台或许会在未来的一段时间内，继续蓬勃发展。
后话
面试官：嗯，又专又红，全面发展！这小伙子不错，关注了~
