腾讯微信技术总监周颢:一亿用户增长背后的架构秘密.ppt
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1、腾讯微信技术总监周颢:一亿用户增长背,后的架构秘密,2012-05-15 07:56 来源:CSDN 专稿 作者:付江,CSDN.NET 专稿 付江/文 微信腾讯战略级产品,创造移动互联网增速记录,10 个月 5000 万手机用户,433 天之内完成用户数从零到一亿的增长过程,千万级用户同时在线,摇一 摇每天次数过亿.在技术架构上,微信是如何做到的?日前,在腾讯大讲堂在中山大学校园宣讲活动上,腾讯广研助理总经理、微信技术总监周颢在两小时的演 讲中揭开了微信背后的秘密。,周颢,2001 年毕业于华南理工大学,计算机专业硕士。2005 年加入腾讯广州研发部,历任 QQ 邮箱架构师,广研技术总监,T
2、4 技术专家,微信中心助理总经理。,(腾讯广研助理总经理、微信技术总监 周颢 CSDN 配图),周颢把微信的成功归结于腾讯式的“三位一体”策略:即产品精准、项目敏捷、技术支撑。微信的成功是在三个方面的结合比较好,能够超出绝大多数同行或对手,使得微信走到比较前的位置。所谓产品精准,通俗的讲就是在恰当的时机做了恰当的事,推出了重量级功能,在合适的时间以最符合大家需求的方式推出去。他认为在整个微信的成功中,产品精准占了很大一部分权重。,敏捷是一种态度 敏捷就是试错,微信研发团队里鼓励一种试错的信仰:他们坚信,在互联网开发里,如果能够有一个团队在更短的时间内尝试了更多机会(并能改进过来),就能有(更多
3、的)机会胜出。敏捷是一种态度,在软件开发过程中,项目管理者都会非常忌讳“变更”这个词,但是在微信的项目运作中是不可以的。因为微信必须要容忍说哪怕在发布前的十分钟,也要允许他变更。这是非常大的挑战,因为打破了所有传统项目开发的常识。所有人都说不可能做到的,但微信做到了。研发团队所做的一切都是要给产品决策者有最大的自由度,而这个决策正是微信能够胜出的关键。,海量系统上的敏捷 无异于悬崖边的跳舞,敏捷有很多困境,如果做一个单机版程序,是可以做到很敏捷的,但是腾讯正在运作的是一个海量系统,有千万级用户同时在线,在一个单 独的功能上每天有百亿级的访问,同时还要保证 99.95%的可用性。在海量系统上应对
4、项目开发会有很严谨的规范,都说要尽可能少的变化,因为 90%-95%的错误都是在变更中产生的,如果系统一直不变更会获得非常高的稳定度,但是微信就是要在悬崖边跳舞。微信的研发团队要做一些事情,让敏捷开发变得更简单。,如何做到这一切?周颢认为,首先,必须建立起一种狂热的技术信念,就是一定是可以做到的。然后,需要用一些稳固的技术(理念)来支撑,例如大系统小做、让一切可扩展、必须有基础组件、轻松上线(灰度、灰度、再灰度;精细监控;迅速响应).等等来支撑。,四大法器:大系统小做、让一切可扩展、要有基础组件、轻松上线,大系统小做:当设计庞大系统的时候,应该尽量分割成更小的颗粒,使得项目之间的影响是最小的。
5、,一切可扩展:在高稳定度、高性能的系统中间,为了稳定性能把它设计成不变化的系统,但为了支持敏捷需要让一切的东西都要变得可以扩展。,必须建立基础组件:要解决复杂问题的时候,需要将已有的经验固化下来,固化下来的东西会成为系统中的一部分。,轻松上线:当做了变化并把它从开发环境中部署到现有的运营环境中去,在这个过程中,“灰度”这个词非常关键,就是在黑和白之间的选择,必须要变成一种小规模尝试,再逐步扩展到海量过程中的一个问题。,大系统小做仅仅把模块变得更为清晰,这在海量系统设计开发中是不够的,还需要在物理环境上进行分离部署,出现问题的时候可以快速发现,并且在最快的情况下解决掉。,大系统小做 混搭模式,将
6、不同的应用逻辑物理分割独立出来,用户注册登录、LBS 逻辑、摇一摇逻辑、漂流瓶逻辑、消息逻辑独立开来。把关键的逻辑混搭在一起,当所有的逻辑部署在同一个服务器上,确实也会带来很大敏捷上的好处,因为不需要额外的考虑部署和监控的问题。在整个微信的逻辑中,可能现在已经有上百种不同的逻辑,因为会在逻辑的分割上拆分成 8-10 种做分离部署。,一切可扩展网络协议可扩展、数据存储可扩展,扩展的关键点有两块。一个是网络协议需要扩展,当要升级一个新功能的时候,会有一些比较大的困难,所以所有协议设计都比较向前兼容,但是向前兼容还 是不够的,因为网络协议设计本身有非常多的功能也会有比较大的字段,相关的代码可能会有数
7、千行,这一块不能通过手写方式完成。可以通过 XML 描述,再通过 工具自动生成所有的代码,这是微信获得快速开发的一个重要的点。,另外一块就是在数据存储方面是必须可扩展的。在 2005 年绝大多数海量系统的设计都是采用固定字段的存储,但是在现代系统中会意识到这个问题,会采用 KV 或者 TLV 的方式,微信也做了不同的设计。,把复杂逻辑都固化下来,成为基础软件。在微信后台会有几种不同的基础组件。大致包括:,SvrkitClient/Server 自动代码生成框架:10 分钟搭建内部服务器,LogicServer逻辑容器:随时添加新逻辑,OssAgent监控/统计框架:所见即所得的监控报表存储组件
8、屏蔽容灾/扩容等复杂问题,灰度、灰度、再灰度,在变更后的部署方式上,微信在一些规则会限定不能一次把所有的逻辑变更上去,每一次变更一小点观察到每一个环节没有问题的时候,才能布局到全网上去。微信后台每一天可以支撑超过 20 个后台变更,在业界来说,通常做到 5 个已经是比较快了,但是微信可以做到快 4 倍。,腾讯内部的上线系统,而所谓灰度发布,是指在黑与白之间,能够平滑过渡的一种发布方式。AB test 就是一种灰度发布方式,让一部用户继续用 A,一部分用户开始用 B,如果用户对 B没有什么反对意见,那么逐步扩大范围,把所有用户都迁移到 B 上面 来。灰度发布可以保证整体系统的稳定,在初始灰度的时
9、候就可以发现、调整问题,以保证其影响度。(在腾讯,灰度发布是最常采用的发布方式之一),孙子兵法:古之所谓善战者,胜于易胜者也,常识上,解决一个复杂问题的时候,会用高明的技巧解决复杂的问题,这个不是微信团队的目标,他们追求的要做到让所有问题很自然和简单的方式解决掉。在周颢看来,微信架构的技术复杂点在四个要点:协议、容灾、轻重、监控。,微信架构,协议。手机终端跟后台服务器之间的交互协议,这个协议的设计是整个系统的骨架,在这一点做好设计可以使得系统的复杂度大大降低。容灾。当系统出现了若干服务器或若干支架(宕机的时候),仍然需要让系统尽可能的提供正常的服务。,轻重。如何在系统架构中分布功能,在哪一个点
10、实现哪一个功能,代表系统中间的功能配置。,监控。为系统提供一个智能仪表盘。,在协议设计上,移动互联网和常规互联网有很大的区别。首先有 CMWAP 和 CMNET的不同,在中国现在有相当多的手机用户使用 WMWAP 连接,还有 就是在线和离线的概念,当 QQ 下线的时候叫离线,当你登录的时候叫在线。但是在移动互联网这两个概念比较模糊。从微信的设计中,不管在线还是离线系统表现 都应该是一致的。还有一个是连接不稳定的问题,由于手机信号强弱的变化,当时信号很好,5,秒钟走到信号不好的地区,连接就必须断掉。这个中间带来不稳定的 因素为协议设计带来较大困难。此外就是资费敏感的问题,因为移动互联网是按照流量
11、计费的,这个计费会使得在协议设计中如何最小化传输的问题。最后就是高延 迟的问题。,对此,业界标准的解决方案:Messaging And Presence Protocol:,1)XMPP;2)SIP/SIMPLE。它的优点是简单,大量开源实现。而缺点同样明显:1)流量大:状态初始化;2)消息不可靠。,微信在系统中做了特殊设计,叫 SYNC 协议,是参考 Activesyec 来实现的。特点首先是基于状态同步的协 议,假定说收发消息本身是状态同步的过程,假定终端和服务器状态已经被迟了,在服务器端收到最新的消息,当客户端、终端向服务器对接的时候,收取消息的过 程实际上可以简单的归纳为状态同步的过程
12、,收消息以及收取你好友状态更新都是相同的。在这样的模式之下,我们会也许会把交互的模式统一化,只需要推送一个 消息到达的通知就可以了,终端收到这个通知就来做消息的同步。在这样的简化模式之下,安卓和塞班都可以得到统一。这样的系统本身的实现是更为复杂的,但是 获得很多额外的好处。,让剩下系统实现的部分更加简单,简化了交互模式,状态同步可以通过状态同步的差值获得最小的数据变更,通过增量的传输得到最小的数据传输量。通过这 样的协议设计,微信可以确保消息是稳定到达的,而且是按序到达。引用一句俗话:比它炫的没它简单,比它简单的没它快,没谁比他更快,哪怕在 GPRS 下,微 信也能把进度条轻易推到底。,追求完
13、美设计的团队不能胜任海量服务,在容灾之前面向最坏的思考,如果系统真的挂了,需要做一些事情,首先是防止雪崩,避免蝴蝶效应。如果关注春节订火车票就知道了,用 户的请求量会因为系统服务不了而不断的重试,意味着发生雪崩的时候,系统可能会承载原先 3-10 倍的流量,使得所有的事情更加恶化。所以微信有很多“放 雪”功能的设计。第二个词是柔性可用,在任何的系统中不要追求完美设计,追求完美设计的是团队是不能胜任海量服务的。如果在一个系统出现问题的时候,这个 系统就挂了,那么这是一个不好的设计,最好的做法是提供 0-1 中间的选择。举一个例子,当一个用户向另外一个用户发消息的时候,可能会 通过一个垃圾信息过滤
14、的检测,如果垃圾信息过滤这个模块突然挂掉了,这个消息难道就不能达到了吗?在这样的情况下,要忽略掉这个错误,使得消息正常达到对 方。要精确定位出哪一个环节是最为重要的,把不是重要的错误尽可能的忽略掉。当不能做到完美的时候,尽可能为用户提供服务。另外一个重要方面叫做“保护点 前置”,最前的一个点就是终端,在手机终端上蕴埋更多的保护点,这样会为用户系统赢得更大的处理空间。如果终端具备这样的能力,会获得更大的反应空间。,周颢介绍了在微信上具体容灾设计的做法。在所有的容灾中存储层的容灾是最难的,一个系统的设计分为三层:接入层、逻辑层、存储层。接入层和逻辑层的 容灾都有比较成熟的方案。逻辑层的容灾相对来说
15、比较简单,尽量不要有状态的设计,比如说当你做上一个请求的时候,会保持一些状态,要使得下一个请求发到下 一个服务器。如果任何一个请求之间互相不关联的话,这个就是无状态的设计,只要做到这一点逻辑层的容灾可以随意的切换。在回到存储层本身的容灾设计上,,相 对来说困难一些,但是微信研发团队采用了一些技巧,叫分而治之,分离业务场景,寻求简单的设计,并不会寻求大而同一的解决方案,因为这样会使得系统的复杂度大幅度上升,而微信会尽可能把产品拆细,寻求简化的设计。,首先是主备容灾,这是最常见的方案。在有一些业务场景中是可以容忍最终一致性的,比如账号系统的设计,每天写入账号系统的请求是非常少的,但是访问 的请求非
16、常多,这个差异可能会达到数万倍的规模,在这样的场景下,微信会在账号系统中采用简化的方案,也可以获得比较大的稳定度。,SET 模型双写,第二种容灾的模式叫双写,两台 Master 的机器,当一台机故障的时候,另外一台机还是可以接收到写请求,当两台机交错启动的时候,会得到数据的丢 失。但是有一些场景是可以容忍轻度数据丢失的,比如说会有一个存储专门记录用户终端的类型,比如说安卓还是塞班以及他们使用终端的微信版本是什么,这样的 数据是可以容忍轻度数据丢失的,因为偶尔有一些丢失的话,下一次访问会把这些数据带上来,会尽快的修复所有的数据。双写也是非常简单的模式。,微信的研发团队做了一个叫 Simple Q
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