探秘12306团队：一年只为一张票，与机器展开激烈抢夺战！

在 2 月 2 日，中国铁道科学研究院的全路客票系统监控中心内，三块巨大的显示屏实时呈现着 2018 年春运期间 12306 的售票情况、分控数据以及排队情况。这些数据由视觉中国提供。

在这座监控大厅中，窗帘紧闭着半面墙。上方悬挂着 106 块小屏幕和三面巨型显示屏。中央的中国地图被密集的弧线连接着各个城市。桌椅之间，黑色电缆交错纵横，服务器机柜沿墙而立。数据接口的红绿灯闪烁不定，荧光屏的光芒在机柜的白色金属表面流淌，也被工作人员的眼镜折射出微弱的光影。 大厅里寂静无声，唯有键盘敲击声、机器风扇的嗡鸣和硬盘读写声交织在一起。挂钟的秒针滴答作响，屏幕上鲜红的显示牌 8 位数字中的后 3 位悄然变动。 在这短短的一秒钟内，12306 网上售票平台又售出了数百张火车票。这座监控大厅隶属于中国铁道科学研究院（下称“铁科院”），它全时监控着中国铁路票务系统的健康状况，这一系统是全球交易量最大的。每年，系统售出约 30 亿张火车票，其中 12306 的互联网售票比例高达 80%。 监控大厅正在直播着这一系统一年中最激烈的战斗——春运。 自 1 月 3 日狗年春运车票正式上线以来，已有 2.8 亿张车票通过网络成功售出，占到了全渠道售票的 80%。全国各地的用户在使用 12306 时的请求、等待、满意或失望，都被这个平台一一记录。 它每日平均售出 937 万张火车票，吸引了 12404 万次的登录。在最高峰的那一天，这个平台的刷新次数达到了 15777.8 亿次，平均每秒钟有 2700 万次请求。 买票成败的关键因素是什么？ 网友们常用“秒抢”或“秒没”来调侃购票经历，但鲜有人知道，在点击余票查询与最终结果之间，究竟发生了怎样的事情。 在 12306 团队看来，每一秒都是无比漫长的。他们的工作节奏单位是“毫秒”。“滴”，某地某人轻触屏幕，查票请求信号便诞生了。信号从手机发出，沿着网络迅速传输，最终抵达铁科院电子计算技术研究所的机房。那里，黑色的服务器如同卫士般伫立，机箱内的线路错综复杂，各个功能区安排有序。“滴”，查票请求信号在电路中穿梭，就像桌球撞击后四散开来，它被发送至北京以外各个客票交易系统，可能是积雪覆盖的西藏，也可能是花香四溢的广州。 这一步骤比“双 11”夜晚的秒杀活动复杂得多。商品库存的变化只是简单的数字加减，而余票数量则随着出发地和目的地的组合而实时变化，需借助复杂的算法模型来获得准确的信息。自 2017 年 10 月 12 日起，12306 的接续换乘功能上线，使得已有的变化因素更为复杂，算法的要求随之提高。“滴”，计算结果穿越山河，返回计算中心。同时，陆续有人成功购票。余票信息存储属于动态，形势瞬息万变。铁科院电子所副总工程师兼 12306 技术部主任单杏花坦承，“有小概率”，即便查询到余票，这些票也可能在下一瞬间被抢光。“滴”，查询信号得到了系统的响应，回传至手机。查询者选择车次，点击购买按钮，发出购买请求信号。它与其他信号一同奔向系统，像一群乘客涌入购票大厅。速度至关重要，受到网络速度和运气的影响。若迟到，则可能被“关在大厅门外”。 为防止订票者犹豫造成机会流失，系统会一次性放入比余票数量稍多的信号。但购买者与余票量在一定时间内大致持平，“以确保公平”。 铁科院电子所副所长、研究员朱建生表示，如果让大厅里的每位“乘客”都以最快的速度获取票务，那就需要与乘客数量相同的“放票窗口”——处理购票请求的任务线程，这将造成巨大的计算成本。 目前 12306 的网络售票方式是在大厅中开设多个窗口，窗口前排起长龙。每个信号依据一定的算法被分配到某个窗口，并有序排队向前。此时，许多人的手机屏幕上会显示“排队等待中”的字眼。 这一流程的核心是“异步交易排队”技术。铁科院在这方面的技术水平位于国内前沿。“公平性”是技术研发人员遵循的基本原则。每个购票请求信号的进入顺序会被系统记录，就如同热门餐厅为等待就餐的顾客发放排队号码。无论后续处理速度如何，信号的位置将凭借这个“号码牌”保留，先到先得。“滴”，购票信号得到响应，订单生成。人们点击支付，完成交易。 监控中心的大屏幕显示，2018 年 2 月 2 日上午 10 点 22 分，系统对请求信号的平均响应时间最长不超过 0.9 秒，请求信号的平均等待时间则为 1.8 秒。朱建生告诉记者，在这些平均值之后，每位用户的情况不同，部分人在点击购买后可能需等待八九秒甚至更长时间，而有的人则在不到 1 秒内完成交易，“甚至未意识到经历了多么复杂的过程”。 持续 40 天的“双 11”盛宴 12306 的技术团队与阿里研究院的淘宝团队有过交流，双方都有些感慨，“或许这是全中国最能理解彼此的两个技术团队了”。 单杏花认为，自己在春运期间的工作感受与“双 11”当天的淘宝工程师类似。不过，他们只有一天的时间，而我们却要面对 40 天的挑战。 火车出行是春运期间许多人首选的交通方式，具有“综合性价比最高”的优势。它不易受天气影响，票价也相对适中。铁路系统内部曾探讨过大幅提高票价，以利用市场杠杆降低需求量。 这一提议最终被搁置。2016 年底，国家发改委发布了《铁路普通旅客列车运输定价成本监审办法（试行）》，其中强调了“公平性”的重要性。 2017 年春运期间，全国铁路共发送旅客 3.57 亿人次，相当于搬动整个美国和加拿大的人口。网络购票逐渐成为趋势，到 2017 年，12306 平台的客票发售量已占全渠道的 70%。 监控大厅内悬挂着一张 2018 年春运网络售票日历，每个数字大小相当于 A4 纸。除夕前两天、农历正月初五至初七分别是回乡和返程的高峰期，被特别标红标记。 最近，单杏花每天早晨 6 点半起床，儿子还在梦中，北京的天空依旧漆黑。监控中心灯火通明，工作人员大多在早上 7 点网络售票开始前到达，直到晚上 11 点后才下班，系统休息了，人才得以休息。 监控中心的多块显示屏实时展现购票情况，最受欢迎的请求队列会受到重点关注。一旦平均等待时间出现异常，工程师会迅速介入，查找并解决问题。所谓的“异常”，有时与其他热门队列的等待时间仅相差几秒，甚至零点几秒。 朱建生表示，这里类似于卫星发射中心，“春运之战”的火光在计算中心不断闪耀。 中国铁路客票系统设有两个计算中心，位于一条长走廊的两端。这两个中心的能力相同，各自承担 50% 的系统任务，无主从之分。如果其中一个崩溃，另一个会立即接手，确保服务运行不受任何意外影响。 同样，内存计算是“分布式”的。“就是同一项工作，分配给很多台计算机来完成。”单杏花表示。 12306 的流量分为旺季和淡季。如果完全依赖旺季对计算能力的需求来储备软硬件资源，淡季一来，大量资源就会闲置。 因此，建立了弹性计算架构，旺季时扩展，保持充足；平时则压缩，避免浪费。铁科院研发了自己的云系统，足以应对平时的购票需求，但他们仍租用阿里云和腾讯云，以应对春节等旺季激增的计算量。“他们只分担计算工作，用户信息仍保留在我们的‘云’上，以确保用户信息的安全性。”朱建生说。 单杏花最焦虑的时期已然过去。2012 年春运期间，当时的铁道部决定将 20% 的票源投放至 12306 平台进行互联网销售。“每日处理 100 万笔购票需求，大家认为应该足够。”负责此项工作的前铁道部人员在 2012 年接受媒体采访时表示。 互联网售票的推动者未曾想到，12306 平台在高峰时一天售出 119.2 万张火车票，超出设计时每日最大售票量的 20%。由于能力不足，当时系统平均每秒仅能成功售出几十张票，运算压力大时这个数字甚至降到 10 以下。那一年，“12306”成为多家主流媒体的年度热词，“卡顿”“失败”频繁出现在有关它的报道中。 那段时间，单杏花“床就摆在实验室”，每晚 11 点售票系统关闭后，团队便连夜对系统进行优化和测试。 六年过去了，12306 网络售票平台的服务器数量由 400 台增加至 2000 台，系统版本升级了六次，从区域联网升级为全国联网，引入电子支付功能，实现电子客票，刷身份证即可进站。 铁路系统的不成文的规则在网络时代被暴露出来。少有人知道，一些车次的火车票在正式发放后还会经过一次小规模的发售。前者多为这一车次出发站和抵达站的席位资源，后者则来自沿线各站铁路售票系统的少量分配。这在行业内被称为席位“复用”。12306 网站 5.0 版本更新后，铁路系统与网上平台共享了“复用”资源。预售期遭遇发售车票“秒光”的用户，出发日期临近时再刷新网站，可能会发现大量余票。 在朱建生看来，12306 的一年可以被春运分为两部分。为这次年终“大考”所做的准备持续整整一年。每年春运结束，也标志着下一年备战的开始。 刚刚过去的一年里，12306 网站的日售票能力从 1000 万张提升至 1500 万张。动车组自动选座功能和接续乘车功能均于 2017 年 10 月 12 日上线。微信支付功能不久后实现，购票通知短信可以转为微信阅读，座次安排和两地天气等细节得以显示。 2017 年 7 月 17 日，互联网订餐系统上线，乘客购票后通过 12306 系统下单，提前选择沿途某站餐饮提供商的产品。当列车停靠在该站时，乘客可以坐在车内等待外卖送达。保持时间的准确性是整套系统的关键。“一般我们用手机 App 点外卖，十几分钟，迟了就算迟了。”单杏花说，“如果火车送餐晚了十几分钟，车早就开走了。” 12306 已走过八个年头。它正从一个新兴的购票渠道逐渐演变为一个更加全面的“服务平台”。 与机器的抢票斗争 12306 在默默上线之初并未引起太多关注。那是 2010 年的事情，代表中国互联网的“.cn”正式纳入全球互联网根域名系统。当时，中国互联网用户已达 4.57 亿，其中移动网民约为 3.03 亿人。“互联网购票火车票是不可逆转的潮流，必然会发生。” 朱建生表示，移动端的发展是近年来最大的趋势。手机购票已占据互联网购票的 70%。 12306 将继续发展，但不会成为铁路售票的唯一渠道。中国铁路总公司副总经理黄民指出，这是整个系统的共识。电话订票和线下窗口将继续保留，因为总有人跟不上数字时代的步伐，他们的需求同样重要。 另一方面，最沉重的沙粒终将被时代的潮水托起。 一直以来，平衡成本与需求是铁路系统的重要任务。12306 返回的数据将成为重要参考，帮助铁路系统进行微调，在节约成本的同时，让每位焦急等待的人都有机会踏上旅程。 2009 年，时任铁道部公安局抓获票贩子 4069 人，打掉倒票和制贩假票的团伙及窝点达 1672 个。媒体报道显示，这些团伙中有许多是来自农村的整个家庭，“倒票比种地赚钱，判刑也值得”。 随着网络售票时代的到来，这些票贩子逐渐失去了生存空间。自 2014 年起，火车票购买推行实名制后，铁路公安在多地车站发现票贩子数量骤减。 新时期带来的新问题。“刷票软件确实给我们的系统带来了极大的压力。”单杏花说道。机器每秒可以发送成百上千次请求，极大地增加了系统的任务量，也无形中提高了其他依靠正常用户购票的难度。 除了潜藏在暗处、熟悉技术的票贩子，众多知名旅游服务平台也在明目张胆地推出抢票软件，用户支付一定费用就能更快、更稳地购得车票。虽然这种做法受到了批评，但也有观点认为这是火车票市场的自我调节，一些人愿意以更高的价格换取更多的购票机会。 12306 努力在海量的请求中区分人和机器。2015 年，许多用户发现自己在 12306 购票时必须通过 8 张图片组成的关卡，他们需从中准确找出“花生”“松鼠”等指定物品。在随后的采访中，12306 团队将其视为“保证公平的有效手段”，因为在当时，“看图识物”仍是人类独有的能力。 他们未曾想到，这项举措在网上迅速走红。至今，朱建生几乎每次接受采访都要解释：“网上很多图片是 PS 过的。”那些被网友转发数万次的图片包括从一堆锥子脸中找到某个网红的挑战。 2018 年春运，能够替代图片验证码的验证方式尚未出现。12306 表示将减少此类验证码的使用概率，让超过八成的用户不必面对这些问题。 与“机器抢票”的斗争仍在继续。监控中心的一面大屏幕实时显示着风险控制的情况。购票请求的饼图中，机器刷票“风险”的红色与正常购票请求的蓝色几乎各占一半。11 位 IP 数字不断变化，它们都是系统识别出的潜在威胁。 单杏花表示，在一定时间内，请求数量超过某个阈值的 IP 地址或设备，系统都会进行限制访问，甚至完全拦截。 这意味着，一旦设备或 IP 地址被认定为使用过抢票软件，正常途径的购票将会变得更加困难。“我们只能尽量减少这种情况。”对于这个话题，单杏花态度谨慎，但也表示“今年抢票软件的使用将不会那么顺利”。 海量的数据流向 12306，形成了一幅中国“春节人口迁徙图”。“北京”“上海”“广州”是这幅图上最显眼的三个点，宛如光源般发射出数以万计的轨迹，指向隐藏在中国地图上的某个小小车站。 记者 王梦影 周伟