微博千萬(wàn)級(jí)規(guī)模高性能高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)

時(shí)間：2023-05-10 14:48:02 | 來(lái)源：網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)

時(shí)間：2023-05-10 14:48:02 來(lái)源：網(wǎng)站運(yùn)營(yíng)

微博千萬(wàn)級(jí)規(guī)模高性能高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)：架構(gòu)以及我理解中架構(gòu)的本質(zhì)

在開(kāi)始談我對(duì)架構(gòu)本質(zhì)的理解之前，先談?wù)勛约旱膫€(gè)人見(jiàn)解，千萬(wàn)級(jí)規(guī)模的網(wǎng)站感覺(jué)數(shù)量級(jí)是非常大的，對(duì)這個(gè)數(shù)量級(jí)我們戰(zhàn)略上要重視它 ，戰(zhàn)術(shù)上又要藐視它。

先舉個(gè)例子感受一下千萬(wàn)級(jí)到底是什么數(shù)量級(jí)？現(xiàn)在的優(yōu)步(Uber)，從媒體公布的信息看，它每天接單量平均在百萬(wàn)左右，假如每天有10個(gè)小時(shí)的服務(wù)時(shí)間，平均QPS只有30左右。

對(duì)于一個(gè)后臺(tái)服務(wù)器，單機(jī)的平均QPS可以到達(dá)800-1000，單獨(dú)看寫(xiě)的業(yè)務(wù)量很簡(jiǎn)單 。為什么我們又不能說(shuō)輕視它？

第一，我們看它的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，每天一百萬(wàn)的話，一年數(shù)據(jù)量的規(guī)模是多少？其次，剛才說(shuō)的訂單量，每一個(gè)訂單要推送給附近的司機(jī)、司機(jī)要并發(fā)搶單，后面業(yè)務(wù)場(chǎng)景的訪問(wèn)量往往是前者的上百倍，輕松就超過(guò)上億級(jí)別了。

今天我想從架構(gòu)的本質(zhì)談起之后，希望大家理解在做一些建構(gòu)設(shè)計(jì)的時(shí)候，它的出發(fā)點(diǎn)以及它解決的問(wèn)題是什么。

架構(gòu)，剛開(kāi)始的解釋是我從本站上看到的。什么是架構(gòu)？有人講， 說(shuō)架構(gòu)并不是一 個(gè)很懸乎的 東西 ， 實(shí)際 上就是一個(gè)架子 ，放一些 業(yè)務(wù) 和算法，跟我們的生活中的晾衣架很像。更抽象一點(diǎn)，說(shuō)架構(gòu)其實(shí)是對(duì)我們重復(fù)性業(yè)務(wù)的抽象和我們未來(lái)業(yè)務(wù)拓展的前瞻，強(qiáng)調(diào)過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)和你對(duì)整個(gè)行業(yè)的預(yù)見(jiàn)。

我們要想做一個(gè)架構(gòu)的話需要哪些能力？我覺(jué)得最重要的是架構(gòu)師一個(gè)最重要的能力就是你要有戰(zhàn)略分解能力。這個(gè)怎么來(lái)看呢:

第一，你必須要有抽象的能力，抽象的能力最基本就是去重，去重在整個(gè)架構(gòu)中體現(xiàn)在方方面面，從定義一個(gè)函數(shù)，到定義一個(gè)類，到提供的一個(gè)服務(wù)，以及模板，背后都是要去重提高可復(fù)用率。

第二， 分類能力。做軟件需要做對(duì)象的解耦，要定義對(duì)象的屬性和方法，做分布式系統(tǒng)的時(shí)候要做服務(wù)的拆分和模塊化，要定義服務(wù)的接口和規(guī)范。

第三， 算法（性能），它的價(jià)值體現(xiàn)在提升系統(tǒng)的性能，所有性能的提升，最終都會(huì)落到CPU，內(nèi)存，IO和網(wǎng)絡(luò)這4大塊上。

這一頁(yè)P(yáng)PT舉了一些例子來(lái)更深入的理解常見(jiàn)技術(shù)背后的架構(gòu)理念。

第一個(gè)例子，在分布式系統(tǒng)我們會(huì)做 MySQL分庫(kù)分表，我們要從不同的庫(kù)和表中讀取數(shù)據(jù)，這樣的抽象最直觀就是使用模板，因?yàn)榻^大多數(shù)SQL語(yǔ)義是相同的，除了路由到哪個(gè)庫(kù)哪個(gè)表，如果不使用Proxy中間件，模板就是性價(jià)比最高的方法。

第二看一下加速網(wǎng)絡(luò)的CDN，它是做速度方面的性能提升，剛才我們也提到從CPU、內(nèi)存、IO、網(wǎng)絡(luò)四個(gè)方面來(lái)考慮，CDN本質(zhì)上一個(gè)是做網(wǎng)絡(luò)智能調(diào)度優(yōu)化，另一個(gè)是多級(jí)緩存優(yōu)化。

第三個(gè)看一下服務(wù)化，剛才已經(jīng)提到了，各個(gè)大網(wǎng)站轉(zhuǎn)型過(guò)程中一定會(huì)做服務(wù)化，其實(shí)它就是做抽象和做服務(wù)的拆分。第四個(gè)看一下消息隊(duì)列，本質(zhì)上還是做分類，只不過(guò)不是兩個(gè)邊際清晰的類，而是把兩個(gè)邊際不清晰的子系統(tǒng)通過(guò)隊(duì)列解構(gòu)并且異步化。

新浪微博整體架構(gòu)是什么樣的

接下我們看一下微博整體架構(gòu)，到一定量級(jí)的系統(tǒng)整個(gè)架構(gòu)都會(huì)變成三層，客戶端包括WEB、安卓和IOS，這里就不說(shuō)了。

接著還都會(huì)有一個(gè)接口層， 有三個(gè)主要作用：

第一個(gè)作用，要做 安全隔離，因?yàn)榍岸斯?jié)點(diǎn)都是直接和用戶交互，需要防范各種惡意攻擊；

第二個(gè)還充當(dāng)著一個(gè) 流量控制的作用，大家知道，在2014年春節(jié)的時(shí)候，微信紅包，每分鐘8億多次的請(qǐng)求，其實(shí)真正到它后臺(tái)的請(qǐng)求量，只有十萬(wàn)左右的數(shù)量級(jí)（這里的數(shù)據(jù)可能不準(zhǔn)），剩余的流量在接口層就被擋住了；

第三，我們看對(duì)PC端和移動(dòng)端的需求不一樣的，所以我們可以進(jìn)行拆分。接口層之后是后臺(tái)，可以看到微博后臺(tái)有三大塊：

一個(gè)是平臺(tái)服務(wù)，

第二， 搜索，

第三， 大數(shù)據(jù)。

到了后臺(tái)的各種服務(wù)其實(shí)都是處理的數(shù)據(jù)。像平臺(tái)的業(yè)務(wù)部門(mén)，做的就是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和讀取，對(duì)搜索來(lái)說(shuō)做的是 數(shù)據(jù)的檢索，對(duì)大數(shù)據(jù)來(lái)說(shuō)是做的數(shù)據(jù)的挖掘。微博其實(shí)和淘寶是很類似

微博其實(shí)和淘寶是很類似的。一般來(lái)說(shuō)，第一代架構(gòu)，基本上能支撐到用戶到 百萬(wàn) 級(jí)別，到第二代架構(gòu)基本能支撐到 千萬(wàn) 級(jí)別都沒(méi)什么問(wèn)題，當(dāng)業(yè)務(wù)規(guī)模到 億級(jí)別時(shí)，需要第三代的架構(gòu)。

從LAMP的架構(gòu)到面向服務(wù)的架構(gòu)，有幾個(gè)地方是非常難的，首先不可能在第一代基礎(chǔ)上通過(guò)簡(jiǎn)單的修修補(bǔ)補(bǔ)滿足用戶量快速增長(zhǎng)的，同時(shí)線上業(yè)務(wù)又不能停，這是我們常說(shuō)的在飛機(jī)上換引擎的問(wèn)題。

前兩天我有一個(gè)朋友問(wèn)我，說(shuō)他在內(nèi)部推行服務(wù)化的時(shí)候，把一個(gè)模塊服務(wù)化做完了，其他部門(mén)就是不接。我建議在做服務(wù)化的時(shí)候，首先更多是偏向業(yè)務(wù)的梳理，同時(shí)要找準(zhǔn)一個(gè)很好的切入點(diǎn)，既有架構(gòu)和服務(wù)化上的提升，業(yè)務(wù)方也要有收益，比如提升性能或者降低維護(hù)成本同時(shí)升級(jí)過(guò)程要平滑，建議開(kāi)始從原子化服務(wù)切入，比如基礎(chǔ)的用戶服務(wù)， 基礎(chǔ)的短消息服務(wù)，基礎(chǔ)的推送服務(wù)。


第二，就是可 以做無(wú)狀 態(tài) 服 務(wù)，后面會(huì)詳細(xì)講，還有數(shù)據(jù)量大了后需要做數(shù)據(jù)Sharding，后面會(huì)將。第三代 架構(gòu) 要解決的 問(wèn)題，就是用戶量和業(yè)務(wù)趨于穩(wěn)步增加（相對(duì)爆發(fā)期的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)），更多考慮技術(shù)框架的穩(wěn)定性， 提升系統(tǒng)整體的性能，降低成本，還有對(duì)整個(gè)系統(tǒng)監(jiān)控的完善和升級(jí)。

大型網(wǎng)站的系統(tǒng)架構(gòu)是如何演變的

我們通過(guò)通過(guò)數(shù)據(jù)看一下它的挑戰(zhàn)，PV是在10億級(jí)別，QPS在百萬(wàn)，數(shù)據(jù)量在千億級(jí)別。我們可用性，就是SLA要求4個(gè)9，接口響應(yīng)最多不能超過(guò)150毫秒，線上所有的故障必須得在5分鐘內(nèi)解決完。

如果說(shuō)5分鐘沒(méi)處理呢？那會(huì)影響你年終的績(jī)效考核。2015年微博DAU已經(jīng)過(guò)億。我們系統(tǒng)有上百個(gè)微服務(wù)，每周會(huì)有兩次的常規(guī)上線和不限次數(shù)的緊急上線。我們的挑戰(zhàn)都一樣，就是數(shù)據(jù)量，bigger and bigger，用戶體驗(yàn)是faster and faster，業(yè)務(wù)是more and more。

互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)更多是產(chǎn)品體驗(yàn)驅(qū)動(dòng)，技術(shù)在產(chǎn)品體驗(yàn)上最有效的貢獻(xiàn) ，就是你的性能越來(lái)越好 。每次降低加載一個(gè)頁(yè)面的時(shí)間，都可以間接的降低這個(gè)頁(yè)面上用戶的流失率。

微博的技術(shù)挑戰(zhàn)和正交分解法解析架構(gòu)

下面看一下第三代的架構(gòu)圖以及我們?cè)趺从谜环纸夥U述。


我們可以看到我們從兩個(gè)維度，橫軸和縱軸可以看到。一個(gè)維度是水平的分層 拆分，第二從垂直的維度會(huì)做拆分。水平的維度從接口層、到服務(wù)層到數(shù)據(jù)存儲(chǔ)層。垂直怎么拆分，會(huì)用業(yè)務(wù)架構(gòu)、技術(shù)架構(gòu)、監(jiān)控平臺(tái)、服務(wù)治理等等來(lái)處理。

我相信到第二代的時(shí)候很多架構(gòu)已經(jīng)有了業(yè)務(wù)架構(gòu)和技術(shù)架構(gòu)的拆分。我們看一下， 接口層有feed、用戶關(guān)系、通訊接口；服務(wù)層，SOA里有基層服務(wù)、原子服務(wù)和組合服務(wù)，在微博我們只有原子服務(wù)和組合服務(wù)。原子服務(wù)不依賴于任何其他服務(wù)，組合服務(wù)由幾個(gè)原子服務(wù)和自己的業(yè)務(wù)邏輯構(gòu)建而成 ，資源層負(fù)責(zé)海量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)（后面例子會(huì)詳細(xì)講）。

技術(shù)框架解決獨(dú)立于業(yè)務(wù)的海量高并發(fā)場(chǎng)景下的技術(shù)難題，由眾多的技術(shù)組件共同構(gòu)建而成 。在接口層，微博使用JERSY框架，幫助你做參數(shù)的解析，參數(shù)的驗(yàn)證，序列化和反序列化；資源層，主要是緩存、DB相關(guān)的各類組件，比如Cache組件和對(duì)象庫(kù)組件。監(jiān) 控平臺(tái)和服 務(wù) 治理 ，完成系統(tǒng)服務(wù)的像素級(jí)監(jiān)控，對(duì)分布式系統(tǒng)做提前診斷、預(yù)警以及治理。包含了SLA規(guī)則的制定、服務(wù)監(jiān)控、服務(wù)調(diào)用鏈監(jiān)控、流量監(jiān)控、錯(cuò)誤異常監(jiān)控、線上灰度發(fā)布上線系統(tǒng)、線上擴(kuò)容縮容調(diào)度系統(tǒng)等。

下面我們講一下常見(jiàn)的設(shè)計(jì)原則。

第一個(gè)，首先是系統(tǒng)架構(gòu)三個(gè)利器：

• 一個(gè)， 我們RPC服務(wù)組件 （這里不講了），
• 第二個(gè)，我們消息中間件 。消息中間件起的作用：可以把兩個(gè)模塊之間的交互異步化，其次可以把不均勻請(qǐng)求流量輸出為勻速的輸出流量，所以說(shuō)消息中間件異步化解耦和流量削峰的利器。
• 第三個(gè)是配置管理，它是代碼級(jí)灰度發(fā)布以及保障系統(tǒng)降級(jí)的利器。

第二個(gè) ， 無(wú)狀態(tài)接口層最重要的就是無(wú)狀態(tài)。

我們?cè)陔娚叹W(wǎng)站購(gòu)物，在這個(gè)過(guò)程中很多情況下是有狀態(tài)的，比如我瀏覽了哪些商品，為什么大家又常說(shuō)接口層是無(wú)狀態(tài)的，其實(shí)我們把狀態(tài)從接口層剝離到了數(shù)據(jù)層。像用戶在電商網(wǎng)站購(gòu)物，選了幾件商品，到了哪一步，接口無(wú)狀態(tài)后，狀態(tài)要么放在緩存中，要么放在數(shù)據(jù)庫(kù)中， 其實(shí)它并不是沒(méi)有狀 態(tài) ， 只是在這個(gè)過(guò)程中我們要把一些有狀態(tài)的東西抽離出來(lái)到了數(shù)據(jù)層。

第三個(gè)， 數(shù)據(jù) 層 比服 務(wù)層 更需要 設(shè)計(jì)，這是一條非常重要的經(jīng)驗(yàn)。對(duì)于服務(wù)層來(lái)說(shuō)，可以拿PHP寫(xiě)，明天你可以拿JAVA來(lái)寫(xiě)，但是如果你的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)開(kāi)始設(shè)計(jì)不合理，將來(lái)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的改變會(huì)花費(fèi)你數(shù)倍的代價(jià)，老的數(shù)據(jù)格式向新的數(shù)據(jù)格式遷移會(huì)讓你痛不欲生，既有工作量上的，又有數(shù)據(jù)遷移跨越的時(shí)間周期，有一些甚至需要半年以上。

第四，物理結(jié)構(gòu)與邏輯結(jié)構(gòu)的映射，上一張圖看到兩個(gè)維度切成十二個(gè)區(qū)間，每個(gè)區(qū)間代表一個(gè)技術(shù)領(lǐng)域，這個(gè)可以看做我們的邏輯結(jié)構(gòu)。另外，不論后臺(tái)還是應(yīng)用層的開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)，一般都會(huì)分幾個(gè)垂直的業(yè)務(wù)組加上一個(gè)基礎(chǔ)技術(shù)架構(gòu)組，這就是從物理組織架構(gòu)到邏輯的技術(shù)架構(gòu)的完美的映射，精細(xì)化團(tuán)隊(duì)分工，有利于提高溝通協(xié)作的效率 。

第五， www .http://sanhao.com 的訪問(wèn)過(guò)程，我們這個(gè)架構(gòu)圖里沒(méi)有涉及到的，舉個(gè)例子，比如當(dāng)你在瀏覽器輸入www.sanhao網(wǎng)址的時(shí)候，這個(gè)請(qǐng)求在接口層之前發(fā)生了什么？首先會(huì)查看你本機(jī)DNS以及DNS服務(wù)，查找域名對(duì)應(yīng)的IP地址，然后發(fā)送HTTP請(qǐng)求過(guò)去。這個(gè)請(qǐng)求首先會(huì)到前端的VIP地址（公網(wǎng)服務(wù)IP地址），VIP之后還要經(jīng)過(guò)負(fù)載均衡器（Nginx服務(wù)器），之后才到你的應(yīng)用接口層。在接口層之前發(fā)生了這么多事，可能有用戶報(bào)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，你通過(guò)在接口層查日志根本發(fā)現(xiàn)不了問(wèn)題，原因就是問(wèn)題可能發(fā)生在到達(dá)接口層之前了。

第六，我們說(shuō)分布式系統(tǒng)，它最終的瓶頸會(huì)落在哪里呢？前端時(shí)間有一個(gè)網(wǎng)友跟我討論的時(shí)候，說(shuō)他們的系統(tǒng)遇到了一個(gè)瓶頸， 查遍了CPU，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)，存儲(chǔ)，都沒(méi)有問(wèn)題。我說(shuō)你再查一遍，因?yàn)樽罱K你不論用上千臺(tái)服務(wù)器還是上萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，最終系統(tǒng)出瓶頸的一定會(huì)落在某一臺(tái)機(jī)（可能是葉子節(jié)點(diǎn)也可能是核心的節(jié)點(diǎn)），一定落在CPU、內(nèi)存、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)上，最后查出來(lái)問(wèn)題出在一臺(tái)服務(wù)器的網(wǎng)卡帶寬上。

微博多級(jí)雙機(jī)房緩存架構(gòu)

接下來(lái)我們看一下微博的Feed多級(jí)緩存。我們做業(yè)務(wù)的時(shí)候，經(jīng)常很少做業(yè)務(wù)分析，技術(shù)大會(huì)上的分享又都偏向技術(shù)架構(gòu)。其實(shí)大家更多的日常工作是需要花費(fèi)更多時(shí)間在業(yè)務(wù)優(yōu)化上。

這張圖是統(tǒng)計(jì)微博的信息流前幾頁(yè)的訪問(wèn)比例，像前三頁(yè)占了97%，在做緩存設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們最多只存最近的M條數(shù)據(jù)。這里強(qiáng)調(diào)的就是做系統(tǒng)設(shè)計(jì) 要基于用 戶 的 場(chǎng) 景 ， 越細(xì)致越好 。

舉了一個(gè)例子，大家都會(huì)用電商，電商在雙十一會(huì)做全國(guó)范圍內(nèi)的活動(dòng)，他們做設(shè)計(jì)的時(shí)候也會(huì)考慮場(chǎng)景的，一個(gè)就是購(gòu)物車(chē)，我曾經(jīng)跟相關(guān)開(kāi)發(fā)討論過(guò)，購(gòu)物車(chē)是在雙十一之前用戶的訪問(wèn)量非常大，就是不停地往里加商品。在真正到雙十一那天他不會(huì)往購(gòu)物車(chē)加?xùn)|西了，但是他會(huì)頻繁的瀏覽購(gòu)物車(chē)。針對(duì)這個(gè)場(chǎng)景，活動(dòng)之前重點(diǎn)設(shè)計(jì)優(yōu)化購(gòu)物車(chē)的寫(xiě)場(chǎng)景， 活動(dòng)開(kāi)始后優(yōu)化購(gòu)物車(chē)的讀場(chǎng)景。

你看到的微博是由哪些部分聚合而成的呢？最右邊的是Feed，就是微博所有關(guān)注的人，他們的微博所組成的。微博我們會(huì)按照時(shí)間順序把所有關(guān)注人的順序做一個(gè)排序。

隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，除了跟時(shí)間序相關(guān)的微博還有非時(shí)間序的微博，就是會(huì)有廣告的要求，增加一些廣告，還有粉絲頭條，就是拿錢(qián)買(mǎi)的，熱門(mén)微博，都會(huì)插在其中。分發(fā)控制，就是說(shuō)和一些推薦相關(guān)的，我推薦一些相關(guān)的好友的微博，我推薦一些你可能沒(méi)有讀過(guò)的微博，我推薦一些其他類型的微博。


當(dāng)然對(duì)非時(shí)序的微博和分發(fā)控制微博，實(shí)際會(huì)起多個(gè)并行的程序來(lái)讀取，最后同步做統(tǒng)一的聚合。這里稍微分享一下， 從SNS社交領(lǐng)域來(lái)看，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在做的比較好的三個(gè)信息流：

• 微博 是 基于弱關(guān)系的媒體信息流 ；
• 朋友圈是基于 強(qiáng) 關(guān)系的信息流 ；
• 另外一個(gè)做的比 較 好的就是今日 頭 條 ， 它并不是基于關(guān)系來(lái)構(gòu)建信息流 ， 而是基于 興趣和相關(guān)性的個(gè)性化推薦 信息流 。

信息流的聚合，體現(xiàn)在很多很多的產(chǎn)品之中，除了SNS，電商里也有信息流的聚合的影子。比如搜索一個(gè)商品后出來(lái)的列表頁(yè)，它的信息流基本由幾部分組成：第一，打廣告的；第二個(gè)，做一些推薦，熱門(mén)的商品，其次，才是關(guān)鍵字相關(guān)的搜索結(jié)果。信息流 開(kāi)始的時(shí)候很簡(jiǎn)單 ， 但是到后期會(huì)發(fā)現(xiàn) ， 你的這 個(gè)流如何做控制分發(fā) ， 非常復(fù)雜， 微博在最近一兩年一直在做這樣的工作。

剛才我們是從業(yè)務(wù)上分析，那么技術(shù)上怎么解決高并發(fā)，高性能的問(wèn)題？微博訪問(wèn)量很大的時(shí)候，底層存儲(chǔ)是用MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)，當(dāng)然也會(huì)有其他的。

對(duì)于查詢請(qǐng)求量大的時(shí)候，大家知道一定有緩存，可以復(fù)用可重用的計(jì)算結(jié)果。可以看到，發(fā)一條微博，我有很多粉絲，他們都會(huì)來(lái)看我發(fā)的內(nèi)容，所以 微博是最適合使用緩存的系統(tǒng)，微博的讀寫(xiě)比例基本在幾十比一。

微博使用了雙層緩存，上面是L1，每個(gè)L1上都是一組（包含4-6臺(tái)機(jī)器），左邊的框相當(dāng)于一個(gè)機(jī)房，右邊又是一個(gè)機(jī)房。在這個(gè)系統(tǒng)中L1緩存所起的作用是什么？


首先，L1 緩存增加整個(gè)系 統(tǒng) 的 QPS， 其次以低成本靈活擴(kuò)容的方式增加系統(tǒng) 的 帶寬 。想象一個(gè)極端場(chǎng)景，只有一篇博文，但是它的訪問(wèn)量無(wú)限增長(zhǎng)，其實(shí)我們不需要影響L2緩存，因?yàn)樗膬?nèi)容存儲(chǔ)的量小，但它就是訪問(wèn)量大。這種場(chǎng)景下，你就需要使用L1來(lái)擴(kuò)容提升QPS和帶寬瓶頸。

另外一個(gè)場(chǎng)景，就是L2級(jí)緩存發(fā)生作用，比如我有一千萬(wàn)個(gè)用戶，去訪問(wèn)的是一百萬(wàn)個(gè)用戶的微博 ，這個(gè)時(shí)候，他不只是說(shuō)你的吞吐量和訪問(wèn)帶寬，就是你要緩存的博文的內(nèi)容也很多了，這個(gè)時(shí)候你要考慮緩存的容量， 第二 級(jí)緩 存更多的是從容量上來(lái) 規(guī)劃，保證請(qǐng)求以較小的比例 穿透到后端的數(shù)據(jù)庫(kù)中 ，根據(jù)你的用戶模型你可以估出來(lái)，到底有百分之多少的請(qǐng)求不能穿透到DB， 評(píng)估這個(gè)容量之后，才能更好的評(píng)估DB需要多少庫(kù)，需要承擔(dān)多大的訪問(wèn)的壓力。

另外，我們看雙機(jī)房的話，左邊一個(gè)，右邊一個(gè)。兩個(gè)機(jī)房是互為主備 ， 或者互 為熱備 。如果兩個(gè)用戶在不同地域，他們?cè)L問(wèn)兩個(gè)不同機(jī)房的時(shí)候，假設(shè)用戶從IDC1過(guò)來(lái)，因?yàn)榫徒?，他?huì)訪問(wèn)L1，沒(méi)有的話才會(huì)跑到Master，當(dāng)在IDC1沒(méi)找到的時(shí)候才會(huì)跑到IDC2來(lái)找。

同時(shí)有用戶從IDC2訪問(wèn)，也會(huì)有請(qǐng)求從L1和Master返回或者到IDC1去查找。IDC1 和 IDC2 ，兩個(gè)機(jī)房都有全量的用戶數(shù)據(jù)，同時(shí)在線提供服務(wù)，但是緩存查詢又遵循最近訪問(wèn)原理。

還有哪些多級(jí)緩存的例子呢？CDN是典型的多級(jí)緩存。CDN在國(guó)內(nèi)各個(gè)地區(qū)做了很多節(jié)點(diǎn)，比如在杭州市部署一個(gè)節(jié)點(diǎn)時(shí)，在機(jī)房里肯定不止一臺(tái)機(jī)器，那么對(duì)于一個(gè)地區(qū)來(lái)說(shuō)，只有幾臺(tái)服務(wù)器到源站回源，其他節(jié)點(diǎn)都到這幾臺(tái)服務(wù)器回源即可，這么看CDN至少也有兩級(jí)。

Local Cache+ 分布式緩存，這也是常見(jiàn)的一種策略。有一種場(chǎng)景，分布式緩存并不適用， 比如單點(diǎn)資源的爆發(fā)性峰值流量，這個(gè)時(shí)候使用Local Cache + 分布式緩存，Local Cache在應(yīng)用服務(wù)器上用很小的內(nèi)存資源擋住少量的極端峰值流量，長(zhǎng)尾的流量仍然訪問(wèn)分布式緩存，這樣的Hybrid緩存架構(gòu)通過(guò)復(fù)用眾多的應(yīng)用服務(wù)器節(jié)點(diǎn)，降低了系統(tǒng)的整體成本。

我們來(lái)看一下Feed的存儲(chǔ)架構(gòu)，微博的博文主要存在MySQL中。首先來(lái)看內(nèi)容表，這個(gè)比較簡(jiǎn)單，每條內(nèi)容一個(gè)索引，每天建一張表，其次看索引表，一共建了兩級(jí)索引。首先想象一下用戶場(chǎng)景，大部分用戶刷微博的時(shí)候，看的是他關(guān)注所有人的微博，然后按時(shí)間來(lái)排序。

仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)在這個(gè)場(chǎng)景下， 跟一個(gè)用戶的自己的相關(guān)性很小了。所以在一級(jí)索引的時(shí)候會(huì)先根據(jù)關(guān)注的用戶，取他們的前條微博ID，然后聚合排序。我們?cè)谧龉＃ǚ謳?kù)分表）的時(shí)候，同時(shí)考慮了按照UID哈希和按照時(shí)間維度。很業(yè)務(wù)和時(shí)間相關(guān)性很高的，今天的熱點(diǎn)新聞，明天就沒(méi)熱度了，數(shù)據(jù)的冷熱非常明顯，這種場(chǎng)景就需要按照時(shí)間維度做分表，

首先冷熱數(shù)據(jù)做了分離（可以對(duì)冷熱數(shù)據(jù)采用不同的存儲(chǔ)方案來(lái)降低成本），其次， 很容止控制我數(shù)據(jù)庫(kù)表的爆炸。像微博如果只按照用戶維度區(qū)分，那么這個(gè)用戶所有數(shù)據(jù)都在一張表里，這張表就是無(wú)限增長(zhǎng)的，時(shí)間長(zhǎng)了查詢會(huì)越來(lái)越慢。

二級(jí)索引，是我們里面一個(gè)比較特殊的場(chǎng)景，就是我要快速找到這個(gè)人所要發(fā)布的某一時(shí)段的微博時(shí)，通過(guò)二級(jí)索引快速定位。

分布式服務(wù)追蹤系統(tǒng)

分布式追蹤服務(wù)系統(tǒng)，當(dāng)系統(tǒng)到千萬(wàn)級(jí)以后的時(shí)候，越來(lái)越龐雜，所解決的問(wèn)題更偏向穩(wěn)定性，性能和監(jiān)控。剛才說(shuō)用戶只要有一個(gè)請(qǐng)求過(guò)來(lái)，你可以依賴你的服務(wù)RPC1、RPC2，你會(huì)發(fā)現(xiàn)RPC2又依賴RPC3、RPC4。分布式服務(wù)的時(shí)候一個(gè)痛點(diǎn)，就是說(shuō)一個(gè)請(qǐng)求從用戶過(guò)來(lái)之后，在后臺(tái)不同的機(jī)器之間不停的調(diào)用并返回。

當(dāng)你發(fā)現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題的時(shí)候，這些日志落在不同的機(jī)器上，你也不知道問(wèn)題到底出在哪兒，各個(gè)服務(wù)之間互相隔離，互相之間沒(méi)有建立關(guān)聯(lián)。所以導(dǎo)致排查問(wèn)題基本沒(méi)有任何手段，就是出了問(wèn)題沒(méi)法兒解決。

我們要解決的問(wèn)題，我們剛才說(shuō)日志互相隔離，我們就要把它建立聯(lián)系。建立聯(lián)系我們就有一個(gè)請(qǐng)求ID，然后結(jié)合RPC框架， 服務(wù)治理功能。假

設(shè)請(qǐng)求從客戶端過(guò)來(lái)，其中包含一個(gè)ID 101，到服務(wù)A時(shí)仍然帶有ID 101，然后調(diào)用RPC1的時(shí)候也會(huì)標(biāo)識(shí)這是101 ，所以需要一個(gè)唯一的請(qǐng)求ID標(biāo)識(shí)遞歸迭代的傳遞到每一個(gè)相關(guān)節(jié)點(diǎn)。

第二個(gè)，你做的時(shí)候，你不能說(shuō)每個(gè)地方都加，對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)需要一個(gè)框架來(lái)完成這個(gè)工作， 這個(gè)框架要對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)是最低侵入原則 ， 用 JAVA 的 話 就可以用 AOP，要做到零侵入的原則，就是對(duì)所有相關(guān)的中間件打點(diǎn)，從接口層組件（HTTP Client、HTTP Server）至到服務(wù)層組件（RPC Client、RPC Server），還有數(shù)據(jù)訪問(wèn)中間件的，這樣業(yè)務(wù)系統(tǒng)只需要少量的配置信息就可以實(shí)現(xiàn)全鏈路監(jiān)控 。

為什么要用日志？服務(wù)化以后，每個(gè)服務(wù)可以用不同的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言， 考慮多種開(kāi)發(fā)語(yǔ)言的兼容性 ， 內(nèi)部定義標(biāo)準(zhǔn)化的日志是唯一且有效的辦法。

最后，如何構(gòu)建基于GPS導(dǎo)航的路況監(jiān)控？我們剛才講分布式服務(wù)追蹤。

分布式服務(wù)追蹤能解決的問(wèn)題， 如果單一用戶發(fā)現(xiàn)問(wèn)題后 ，可以通過(guò)請(qǐng)求 ID 快速找到發(fā)生問(wèn)題的節(jié)點(diǎn)在什么，但是并沒(méi)有解決如何發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

我們看現(xiàn)實(shí)中比較容易理解的道路監(jiān)控，每輛車(chē)有GPS定位，我想看杭州哪兒擁堵的時(shí)候，怎么做？第一個(gè) ， 你肯定要知道每個(gè)車(chē)在什么位置，它走到哪兒了。

其實(shí)可以說(shuō)每個(gè)車(chē)上只要有一個(gè)標(biāo)識(shí)，加上每一次流動(dòng)的信息，就可以看到每個(gè)車(chē)流的位置和方向。其次如何做監(jiān)控和報(bào)警，我們?cè)趺茨芰私獾缆返牧髁繝顩r和負(fù)載，并及時(shí)報(bào)警。

我們要定義這條街道多寬多高，單位時(shí)間可以通行多少輛車(chē)，這就是道路的容量。有了道路容量，再有道路的實(shí)時(shí)流量，我們就可以基于實(shí)習(xí)路況做預(yù)警？

對(duì)應(yīng)于分布式系統(tǒng)的話如何構(gòu)建？


第一 ， 你要定義每個(gè)服務(wù)節(jié)點(diǎn)它的 SLA A 是多少 ？SLA可以從系統(tǒng)的CPU占用率、內(nèi)存占用率、磁盤(pán)占用率、QPS請(qǐng)求數(shù)等來(lái)定義，相當(dāng)于定義系統(tǒng)的容量。第二個(gè) ， 統(tǒng)計(jì)線上動(dòng)態(tài)的流量，你要知道服務(wù)的平均QPS、最低QPS和最大QPS，有了流量和容量，就可以對(duì)系統(tǒng)做全面的監(jiān)控和報(bào)警。

剛才講的是理論，實(shí)際情況肯定比這個(gè)復(fù)雜。微博在春節(jié)的時(shí)候做許多活動(dòng)，必須保障系統(tǒng)穩(wěn)定，理論上你只要定義容量和流量就可以。但實(shí)際遠(yuǎn)遠(yuǎn)不行，為什么？有技術(shù)的因素，有人為的因素，因?yàn)椴煌拈_(kāi)發(fā)定義的流量和容量指標(biāo)有主觀性，很難全局量化標(biāo)準(zhǔn)，所以真正流量來(lái)了以后，你預(yù)先評(píng)估的系統(tǒng)瓶頸往往不正確。

實(shí)際中我們?cè)诖汗?jié)前主要采取了三個(gè)措施：

第一，最簡(jiǎn)單的就是有降級(jí)的預(yù)案，流量超過(guò)系統(tǒng)容量后，先把哪些功能砍掉，需要有明確的優(yōu)先級(jí) 。

第二個(gè)， 線上全鏈路壓測(cè)，就是把現(xiàn)在的流量放大到我們平常流量的五倍甚至十倍（比如下線一半的服務(wù)器，縮容而不是擴(kuò)容），看看系統(tǒng)瓶頸最先發(fā)生在哪里。我們之前有一些例子，推測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)會(huì)先出現(xiàn)瓶頸，但是實(shí)測(cè)發(fā)現(xiàn)是前端的程序先遇到瓶頸。

第三，搭建在線 Docker 集群 ，所有業(yè)務(wù)共享備用的 Docker集群資源，這樣可以極大的避免每個(gè)業(yè)務(wù)都預(yù)留資源，但是實(shí)際上流量沒(méi)有增長(zhǎng)造成的浪費(fèi)。

總結(jié)

接下來(lái)說(shuō)的是如何不停的學(xué)習(xí)和提升，這里以Java語(yǔ)言為例，

首先，一定要 理解 JAVA；

第二步，JAVA完了以后，一定要理解JVM；

其次，還要理解操作系統(tǒng)；

再次還是要了解一下DesignPattern，這將告訴你怎么把過(guò)去的經(jīng)驗(yàn)抽象沉淀供將來(lái)借鑒；

還要學(xué)習(xí) TCP/IP、 分布式系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法。

最后就是我想說(shuō)的就是今天我所說(shuō)的可能一切都是錯(cuò)的！大家通過(guò)不停的學(xué)習(xí)、練習(xí)和總結(jié)， 形成自己的一套架構(gòu)設(shè)計(jì)原則和方法，謝謝大家。

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原作者：方志朋
原文鏈接：微博千萬(wàn)級(jí)規(guī)模高性能高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)
原出處：公眾號(hào)
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