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          從LiveJournal后臺發(fā)展看大規(guī)模網(wǎng)站性能優(yōu)化方法

          一、LiveJournal發(fā)展歷程

          LiveJournal是99年始于校園中的項目,幾個人出于愛好做了這樣一個應用,以實現(xiàn)以下功能:
          • 博客,論壇
          • 社會性網(wǎng)絡,找到朋友
          • 聚合,把朋友的文章聚合在一起
          LiveJournal采用了大量的開源軟件,甚至它本身也是一個開源軟件。

          在上線后,LiveJournal實現(xiàn)了非常快速的增長:

          • 2004年4月份:280萬注冊用戶。
          • 2005年4月份:680萬注冊用戶。
          • 2005年8月份:790萬注冊用戶。
          • 達到了每秒鐘上千次的頁面請求及處理。
          • 使用了大量MySQL服務器。
          • 使用了大量通用組件。

          二、LiveJournal架構(gòu)現(xiàn)狀概況

          livejournal_backend.png

          三、從LiveJournal發(fā)展中學習

           

          LiveJournal從1臺服務器發(fā)展到100臺服務器,這其中經(jīng)歷了無數(shù)的傷痛,但同時也摸索出了解決這些問題的方法,通過對LiveJournal的學習,可以讓我們避免LJ曾經(jīng)犯過的錯誤,并且從一開始就對系統(tǒng)進行良好的設計,以避免后期的痛苦。

          下面我們一步一步看LJ發(fā)展的腳步。

          1、一臺服務器

          一臺別人捐助的服務器,LJ最初就跑在上面,就像Google開始時候用的破服務器一樣,值得我們尊敬。這個階段,LJ的人以驚人的速度熟悉的Unix的操作管理,服務器性能出現(xiàn)過問題,不過還好,可以通過一些小修小改應付過去。在這個階段里LJ把CGI升級到了FastCGI。

          最終問題出現(xiàn)了,網(wǎng)站越來越慢,已經(jīng)無法通過優(yōu)過化來解決的地步,需要更多的服務器,這時LJ開始提供付費服務,可能是想通過這些錢來購買新的服務器,以解決當時的困境。
          毫無疑問,當時LJ存在巨大的單點問題,所有的東西都在那臺服務器的鐵皮盒子里裝著。

          LJ-backend-7.png

          2、兩臺服務器

          用付費服務賺來的錢LJ買了兩臺服務器:一臺叫做Kenny的Dell 6U機器用于提供Web服務,一臺叫做Cartman的Dell 6U服務器用于提供數(shù)據(jù)庫服務。

          LJ-backend-8.png

          LJ有了更大的磁盤,更多的計算資源。但同時網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)還是非常簡單,每臺機器兩塊網(wǎng)卡,Cartman通過內(nèi)網(wǎng)為Kenny提供MySQL數(shù)據(jù)庫服務。

          暫時解決了負載的問題,新的問題又出現(xiàn)了:

          • 原來的一個單點變成了兩個單點。
          • 沒有冷備份或熱備份。
          • 網(wǎng)站速度慢的問題又開始出現(xiàn)了,沒辦法,增長太快了。
          • Web服務器上CPU達到上限,需要更多的Web服務器。

          3、四臺服務器

          又買了兩臺,Kyle和Stan,這次都是1U的,都用于提供Web服務。目前LJ一共有3臺Web服務器和一臺數(shù)據(jù)庫服務器。這時需要在3臺Web服務器上進行負載均橫。

          LJ-backend-9.png

          LJ把Kenny用于外部的網(wǎng)關,使用mod_backhand進行負載均橫。

          然后問題又出現(xiàn)了:

          • 單點故障。數(shù)據(jù)庫和用于做網(wǎng)關的Web服務器都是單點,一旦任何一臺機器出現(xiàn)問題將導致所有服務不可用。雖然用于做網(wǎng)關的Web服務器可以通過保持心跳同步迅速切換,但還是無法解決數(shù)據(jù)庫的單點,LJ當時也沒做這個。
          • 網(wǎng)站又變慢了,這次是因為IO和數(shù)據(jù)庫的問題,問題是怎么往應用里面添加數(shù)據(jù)庫呢?

          4、五臺服務器

          又買了一臺數(shù)據(jù)庫服務器。在兩臺數(shù)據(jù)庫服務器上使用了數(shù)據(jù)庫同步(Mysql支持的Master-Slave模式),寫操作全部針對主數(shù)據(jù)庫(通過Binlog,主服務器上的寫操作可以迅速同步到從服務器上),讀操作在兩個數(shù)據(jù)庫上同時進行(也算是負載均橫的一種吧)。

          LJ-backend-10.png

          實現(xiàn)同步時要注意幾個事項:

          • 讀操作數(shù)據(jù)庫選擇算法處理,要選一個當前負載輕一點的數(shù)據(jù)庫。
          • 在從數(shù)據(jù)庫服務器上只能進行讀操作
          • 準備好應對同步過程中的延遲,處理不好可能會導致數(shù)據(jù)庫同步的中斷。只需要對寫操作進行判斷即可,讀操作不存在同步問題。

          5、更多服務器

          有錢了,當然要多買些服務器。部署后快了沒多久,又開始慢了。這次有更多的Web服務器,更多的數(shù)據(jù)庫服務器,存在 IO與CPU爭用。于是采用了BIG-IP作為負載均衡解決方案。

          LJ-backend-11.png

          6、現(xiàn)在我們在哪里:

          LJ-backend-1.png

          現(xiàn)在服務器基本上夠了,但性能還是有問題,原因出在架構(gòu)上。

          數(shù)據(jù)庫的架構(gòu)是最大的問題。由于增加的數(shù)據(jù)庫都是以Slave模式添加到應用內(nèi),這樣唯一的好處就是將讀操作分布到了多臺機器,但這樣帶來的后果就是寫操作被大量分發(fā),每臺機器都要執(zhí)行,服務器越多,浪費就越大,隨著寫操作的增加,用于服務讀操作的資源越來越少。

          LJ-backend-2.png

          由一臺分布到兩臺

          LJ-backend-3.png

          最終效果

          現(xiàn)在我們發(fā)現(xiàn),我們并不需要把這些數(shù)據(jù)在如此多的服務器上都保留一份。服務器上已經(jīng)做了RAID,數(shù)據(jù)庫也進行了備份,這么多的備份完全是對資源的浪費,屬于冗余極端過度。那為什么不把數(shù)據(jù)分布存儲呢?

          問題發(fā)現(xiàn)了,開始考慮如何解決。現(xiàn)在要做的就是把不同用戶的數(shù)據(jù)分布到不同的服務器上進行存儲,以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的分布式存儲,讓每臺機器只為相對固定的用戶服務,以實現(xiàn)平行的架構(gòu)和良好的可擴展性。

          為了實現(xiàn)用戶分組,我們需要為每一個用戶分配一個組標記,用于標記此用戶的數(shù)據(jù)存放在哪一組數(shù)據(jù)庫服務器中。每組數(shù)據(jù)庫由一個master及幾個slave組成,并且slave的數(shù)量在2-3臺,以實現(xiàn)系統(tǒng)資源的最合理分配,既保證數(shù)據(jù)讀操作分布,又避免數(shù)據(jù)過度冗余以及同步操作對系統(tǒng)資源的過度消耗。

          LJ-backend-4.png

          由一臺(一組)中心服務器提供用戶分組控制。所有用戶的分組信息都存儲在這臺機器上,所有針對用戶的操作需要先查詢這臺機器得到用戶的組號,然后再到相應的數(shù)據(jù)庫組中獲取數(shù)據(jù)。

          這樣的用戶架構(gòu)與目前LJ的架構(gòu)已經(jīng)很相像了。

          在具體的實現(xiàn)時需要注意幾個問題:

          • 在數(shù)據(jù)庫組內(nèi)不要使用自增ID,以便于以后在數(shù)據(jù)庫組之間遷移用戶,以實現(xiàn)更合理的I/O,磁盤空間及負載分布。
          • 將userid,postid存儲在全局服務器上,可以使用自增,數(shù)據(jù)庫組中的相應值必須以全局服務器上的值為準。全局服務器上使用事務型數(shù)據(jù)庫InnoDB。
          • 在數(shù)據(jù)庫組之間遷移用戶時要萬分小心,當遷移時用戶不能有寫操作。

          7、現(xiàn)在我們在哪里

          LJ-backend-5.png

          問題:

          • 一個全局主服務器,掛掉的話所有用戶注冊及寫操作就掛掉。
          • 每個數(shù)據(jù)庫組一個主服務器,掛掉的話這組用戶的寫操作就掛掉。
          • 數(shù)據(jù)庫組從服務器掛掉的話會導致其它服務器負載過大。

          對于Master-Slave模式的單點問題,LJ采取了Master-Master模式來解決。所謂Master-Master實際上是人工實現(xiàn)的,并不是由MySQL直接提供的,實際上也就是兩臺機器同時是Master,也同時是Slave,互相同步。

          Master-Master實現(xiàn)時需要注意:

          • 一個Master出錯后恢復同步,最好由服務器自動完成。
          • 數(shù)字分配,由于同時在兩臺機器上寫,有些ID可能會沖突。

          解決方案:

          • 奇偶數(shù)分配ID,一臺機器上寫奇數(shù),一臺機器上寫偶數(shù)
          • 通過全局服務器進行分配(LJ采用的做法)。

           

          Master-Master模式還有一種用法,這種方法與前一種相比,仍然保持兩臺機器的同步,但只有一臺機器提供服務(讀和寫),在每天晚上的時候進行輪換,或者出現(xiàn)問題的時候進行切換。

          8、現(xiàn)在我們在哪里

          LJ-backend-6.png

          現(xiàn)在插播一條廣告,MyISAM VS InnoDB。

          使用InnoDB:

          • 支持事務
          • 需要做更多的配置,不過值得,可以更安全的存儲數(shù)據(jù),以及得到更快的速度。

          使用MyISAM:

          • 記錄日志(LJ用它來記網(wǎng)絡訪問日志)
          • 存儲只讀靜態(tài)數(shù)據(jù),足夠快。
          • 并發(fā)性很差,無法同時讀寫數(shù)據(jù)(添加數(shù)據(jù)可以)
          • MySQL非正常關閉或死機時會導致索引錯誤,需要使用myisamchk修復,而且當訪問量大時出現(xiàn)非常頻繁。

          9、緩存

          去年我寫過一篇文章介紹memcached,它就是由LJ的團隊開發(fā)的一款緩存工具,以key-value的方式將數(shù)據(jù)存儲到分布的內(nèi)存中。LJ緩存的數(shù)據(jù):

          • 12臺獨立服務器(不是捐贈的)
          • 28個實例
          • 30GB總?cè)萘?
          • 90-93%的命中率(用過squid的人可能知道,squid內(nèi)存加磁盤的命中率大概在70-80%)

          如何建立緩存策略?

          想緩存所有的東西?那是不可能的,我們只需要緩存已經(jīng)或者可能導致系統(tǒng)瓶頸的地方,最大程度的提交系統(tǒng)運行效率。通過對MySQL的日志的分析我們可以找到緩存的對象。

          緩存的缺點?

          • 沒有完美的事物,緩存也有缺點:
          • 增大開發(fā)量,需要針對緩存處理編寫特殊的代碼。
          • 管理難度增加,需要更多人參與系統(tǒng)維護。
          • 當然大內(nèi)存也需要錢。

          10、Web訪問負載均衡

          在數(shù)據(jù)包級別使用BIG-IP,但BIG-IP并不知道我們內(nèi)部的處理機制,無法判斷由哪臺服務器對這些請求進行處理。反向代理并不能很好的起到作用,不是已經(jīng)夠快了,就是達不到我們想要的效果。

          所以,LJ又開發(fā)了Perlbal。特點:

          • 快,小,可管理的http web 服務器/代理
          • 可以在內(nèi)部進行轉(zhuǎn)發(fā)
          • 使用Perl開發(fā)
          • 單線程,異步,基于事件,使用epoll , kqueue
          • 支持Console管理與http遠程管理,支持動態(tài)配置加載
          • 多種模式:web服務器,反向代理,插件
          • 支持插件:GIF/PNG互換?

          11、MogileFS

          LJ使用開源的MogileFS作為分布式文件存儲系統(tǒng)。MogileFS使用非常簡單,它的主要設計思想是:

          • 文件屬于類(類是最小的復制單位)
          • 跟蹤文件存儲位置
          • 在不同主機上存儲
          • 使用MySQL集群統(tǒng)一存儲分布信息
          • 大容易廉價磁盤

          到目前為止就這么多了,更多文檔可以在http://www.danga.com/words/找到。Danga.comLiveJournal.com的同學們拿這個文檔參加了兩次MySQL Con,兩次OS Con,以及眾多的其它會議,無私的把他們的經(jīng)驗分享出來,值得我們學習。在web2.0時代快速開發(fā)得到大家越來越多的重視,但良好的設計仍是每一個應用的基礎,希望web2.0們在成長為Top500網(wǎng)站的路上,不要因為架構(gòu)阻礙了網(wǎng)站的發(fā)展。

          參考資料:http://www.danga.com/words/2005_oscon/oscon-2005.pdf

          感謝向靜推薦了這篇文檔給我。

          posted on 2008-04-27 22:15 都市淘沙者 閱讀(281) 評論(0)  編輯  收藏 所屬分類: 流媒體服務器/VLC/FFmpeg

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