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      從MySpace基于.NET平臺的六次重構經歷,來感受分布式

      Myspace和Facebook都是很優秀的社交類網站,它們擁有的用戶和fans之多,大家都很清楚。
      Myspace是一個基于.NET平臺的,而Facebook更多是基于LAMP的。
      我們來看看MySpace配合.NET+Windows Server 2003+Sql Server 2000/2005+IIS怎么創造傳奇的

      文章正文如下:

      在每個里程碑,站點負擔都會超過底層系統部分組件的最大載荷,特別是數據庫和存儲系統。接著,功能出現問題,用戶失聲尖叫。最后,技術團隊必須為此修訂系統策略。
      雖然自2005年早期,站點賬戶數超過7百萬后,系統架構到目前為止保持了相對穩定,但MySpace仍然在為SQL Server支持的同時連接數等方面繼續攻堅,Benedetto說,"我們已經盡可能把事情做到最好"。

      里程碑一:50萬賬戶

      按Benedetto 的說法,MySpace最初的系統很小,只有兩臺Web服務器和一個數據庫服務器。那時使用的是Dell雙CPU、4G內存的系統。

      單個數據庫就意味著所有數據都存儲在一個地方,再由兩臺Web服務器分擔處理用戶請求的工作量。但就像MySpace后來的幾次底層系統修訂時的情況一樣,三服務器架構很快不堪重負。此后一個時期內,MySpace基本是通過添置更多Web服務器來對付用戶暴增問題的。

      但到在2004年早期,MySpace用戶數增長到50萬后,數據庫服務器也已開始汗流浹背。

      但和Web服務器不同,增加數據庫可沒那么簡單。如果一個站點由多個數據庫支持,設計者必須考慮的是,如何在保證數據一致性的前提下,讓多個數據庫分擔壓力。

      在第二代架構中,MySpace運行在3個SQL Server數據庫服務器上——一個為主,所有的新數據都向它提交,然后由它復制到其他兩個;另兩個全力向用戶供給數據,用以在博客和個人資料欄顯示。這種方式在一段時間內效果很好——只要增加數據庫服務器,加大硬盤,就可以應對用戶數和訪問量的增加。

      里程碑二:1-2百萬賬戶

      MySpace注冊數到達1百萬至 2百萬區間后,數據庫服務器開始受制于I/O容量——即它們存取數據的速度。而當時才是2004年中,距離上次數據庫系統調整不過數月。用戶的提交請求被阻塞,就像千人樂迷要擠進只能容納幾百人的夜總會,站點開始遭遇"主要矛盾",Benedetto說,這意味著MySpace永遠都會輕度落后于用戶需求。

      "有人花5分鐘都無法完成留言,因此用戶總是抱怨說網站已經完蛋了。"他補充道。

      這一次的數據庫架構按照垂直分割模式設計,不同的數據庫服務于站點的不同功能,如登錄、用戶資料和博客。于是,站點的擴展性問題看似又可以告一段落了,可以歇一陣子。

      垂直分割策略利于多個數據庫分擔訪問壓力,當用戶要求增加新功能時,MySpace將投入新的數據庫予以支持它。賬戶到達2百萬后,MySpace還從存儲設備與數據庫服務器直接交互的方式切換到SAN(Storage Area Network,存儲區域網絡)——用高帶寬、專門設計的網絡將大量磁盤存儲設備連接在一起,而數據庫連接到SAN。這項措施極大提升了系統性能、正常運行時間和可靠性,Benedetto說。

      里程碑三:3百萬賬戶

      當用戶繼續增加到3百萬后,垂直分割策略也開始難以為繼。盡管站點的各個應用被設計得高度獨立,但有些信息必須共享。在這個架構里,每個數據庫必須有各自的用戶表副本——MySpace授權用戶的電子花名冊。這就意味著一個用戶注冊時,該條賬戶記錄必須在9個不同數據庫上分別創建。但在個別情況下,如果其中某臺數據庫服務器臨時不可到達,對應事務就會失敗,從而造成賬戶非完全創建,最終導致此用戶的該項服務無效。

      另外一個問題是,個別應用如博客增長太快,那么專門為它服務的數據庫就有巨大壓力。

      2004年中,MySpace面臨Web開發者稱之為"向上擴展"對"向外擴展"(譯者注:Scale Up和Scale Out,也稱硬件擴展和軟件擴展)的抉擇——要么擴展到更大更強、也更昂貴的服務器上,要么部署大量相對便宜的服務器來分擔數據庫壓力。一般來說,大型站點傾向于向外擴展,因為這將讓它們得以保留通過增加服務器以提升系統能力的后路。

      但成功地向外擴展架構必須解決復雜的分布式計算問題,大型站點如Google、Yahoo和Amazon.com,都必須自行研發大量相關技術。以Google為例,它構建了自己的分布式文件系統。

      另外,向外擴展策略還需要大量重寫原來軟件,以保證系統能在分布式服務器上運行。"搞不好,開發人員的所有工作都將白費",Benedetto說。

      因此,MySpace首先將重點放在了向上擴展上,花費了大約1個半月時間研究升級到32CPU服務器以管理更大數據庫的問題。Benedetto說,"那時候,這個方案看似可能解決一切問題。"如穩定性,更棒的是對現有軟件幾乎沒有改動要求。

      糟糕的是,高端服務器極其昂貴,是購置同樣處理能力和內存速度的多臺服務器總和的很多倍。而且,站點架構師預測,從長期來看,即便是巨型數據庫,最后也會不堪重負,Benedetto說,"換句話講,只要增長趨勢存在,我們最后無論如何都要走上向外擴展的道路。"

      因此,MySpace最終將目光移到分布式計算架構——它在物理上分布的眾多服務器,整體必須邏輯上等同于單臺機器。拿數據庫來說,就不能再像過去那樣將應用拆分,再以不同數據庫分別支持,而必須將整個站點看作一個應用。現在,數據庫模型里只有一個用戶表,支持博客、個人資料和其他核心功能的數據都存儲在相同數據庫。

      既然所有的核心數據邏輯上都組織到一個數據庫,那么MySpace必須找到新的辦法以分擔負荷——顯然,運行在普通硬件上的單個數據庫服務器是無能為力的。這次,不再按站點功能和應用分割數據庫,MySpace開始將它的用戶按每百萬一組分割,然后將各組的全部數據分別存入獨立的SQL Server實例。目前,MySpace的每臺數據庫服務器實際運行兩個SQL Server實例,也就是說每臺服務器服務大約2百萬用戶。Benedetto指出,以后還可以按照這種模式以更小粒度劃分架構,從而優化負荷分擔。

      當然,還是有一個特殊數據庫保存了所有賬戶的名稱和密碼。用戶登錄后,保存了他們其他數據的數據庫再接管服務。特殊數據庫的用戶表雖然龐大,但它只負責用戶登錄,功能單一,所以負荷還是比較容易控制的。

      里程碑四:9百萬到1千7百萬賬戶

      2005年早期,賬戶達到9百萬后,MySpace開始用Microsoft的C#編寫ASP.NET程序。C#是C語言的最新派生語言,吸收了C++和Java的優點,依托于Microsoft .NET框架(Microsoft為軟件組件化和分布式計算而設計的模型架構)。ASP.NET則由編寫Web站點腳本的ASP技術演化而來,是Microsoft目前主推的Web站點編程環境。

      可以說是立竿見影, MySpace馬上就發現ASP.NET程序運行更有效率,與ColdFusion相比,完成同樣任務需消耗的處理器能力更小。據技術總監 Whitcomb說,新代碼需要150臺服務器完成的工作,如果用ColdFusion則需要246臺。Benedetto還指出,性能上升的另一個原因可能是在變換軟件平臺,并用新語言重寫代碼的過程中,程序員復審并優化了一些功能流程。

      最終,MySpace開始大規模遷移到ASP.NET。即便剩余的少部分ColdFusion代碼,也從Cold-Fusion服務器搬到了ASP.NET,因為他們得到了BlueDragon.NET(喬治亞州阿爾法利塔New Atlanta Communications公司的產品,它能將ColdFusion代碼自動重新編譯到Microsoft平臺)的幫助。

      賬戶達到1千萬時,MySpace再次遭遇存儲瓶頸問題。SAN的引入解決了早期一些性能問題,但站點目前的要求已經開始周期性超越SAN的I/O容量——即它從磁盤存儲系統讀寫數據的極限速度。

      原因之一是每數據庫1百萬賬戶的分割策略,通常情況下的確可以將壓力均分到各臺服務器,但現實并非一成不變。比如第七臺賬戶數據庫上線后,僅僅7天就被塞滿了,主要原因是佛羅里達一個樂隊的歌迷瘋狂注冊。

      某個數據庫可能因為任何原因,在任何時候遭遇主要負荷,這時,SAN中綁定到該數據庫的磁盤存儲設備簇就可能過載。"SAN讓磁盤I/O能力大幅提升了,但將它們綁定到特定數據庫的做法是錯誤的。"Benedetto說。

      最初,MySpace通過定期重新分配SAN中數據,以讓其更為均衡的方法基本解決了這個問題,但這是一個人工過程,"大概需要兩個人全職工作。"Benedetto說。

      長期解決方案是遷移到虛擬存儲體系上,這樣,整個SAN被當作一個巨型存儲池,不再要求每個磁盤為特定應用服務。MySpace目前采用了一種新型SAN設備——來自加利福尼亞州弗里蒙特的3PARdata。

      在3PAR的系統里,仍能在邏輯上按容量劃分數據存儲,但它不再被綁定到特定磁盤或磁盤簇,而是散布于大量磁盤。這就使均分數據訪問負荷成為可能。當數據庫需要寫入一組數據時,任何空閑磁盤都可以馬上完成這項工作,而不再像以前那樣阻塞在可能已經過載的磁盤陣列處。而且,因為多個磁盤都有數據副本,讀取數據時,也不會使SAN的任何組件過載。

      當2005年春天賬戶數達到1千7 百萬時,MySpace又啟用了新的策略以減輕存儲系統壓力,即增加數據緩存層——位于Web服務器和數據庫服務器之間,其唯一職能是在內存中建立被頻繁請求數據對象的副本,如此一來,不訪問數據庫也可以向Web應用供給數據。換句話說,100個用戶請求同一份資料,以前需要查詢數據庫100次,而現在只需1次,其余都可從緩存數據中獲得。當然如果頁面變化,緩存的數據必須從內存擦除,然后重新從數據庫獲取——但在此之前,數據庫的壓力已經大大減輕,整個站點的性能得到提升。

      緩存區還為那些不需要記入數據庫的數據提供了驛站,比如為跟蹤用戶會話而創建的臨時文件——Benedetto坦言他需要在這方面補課,"我是數據庫存儲狂熱分子,因此我總是想著將萬事萬物都存到數據庫。"但將像會話跟蹤這類的數據也存到數據庫,站點將陷入泥沼。

      增加緩存服務器是"一開始就應該做的事情,但我們成長太快,以致于沒有時間坐下來好好研究這件事情。"Benedetto補充道。

      里程碑五:2千6百萬賬戶

      2005年中期,服務賬戶數達到2千6百萬時,MySpace切換到了還處于beta測試的SQL Server 2005。轉換何太急?主流看法是2005版支持64位處理器。但Benedetto說,"這不是主要原因,盡管這也很重要;主要還是因為我們對內存的渴求。"支持64位的數據庫可以管理更多內存。

      更多內存就意味著更高的性能和更大的容量。原來運行32位版本的SQL Server服務器,能同時使用的內存最多只有4G。切換到64位,就好像加粗了輸水管的直徑。升級到SQL Server 2005和64位Windows Server 2003后,MySpace每臺服務器配備了32G內存,后于2006年再次將配置標準提升到64G。

      意外錯誤

      如果沒有對系統架構的歷次修改與升級,MySpace根本不可能走到今天。但是,為什么系統還經常吃撐著了?很多用戶抱怨的"意外錯誤"是怎么引起的呢?

      原因之一是MySpace對Microsoft的Web技術的應用已經進入連Microsoft自己也才剛剛開始探索的領域。比如11月,超出SQL Server最大同時連接數,MySpace系統崩潰。Benedetto說,這類可能引發系統崩潰的情況大概三天才會出現一次,但仍然過于頻繁了,以致惹人惱怒。一旦數據庫罷工,"無論這種情況什么時候發生,未緩存的數據都不能從SQL Server獲得,那么你就必然看到一個'意外錯誤'提示。"他解釋說。

      去年夏天,MySpace的 Windows 2003多次自動停止服務。后來發現是操作系統一個內置功能惹的禍——預防分布式拒絕服務攻擊(黑客使用很多客戶機向服務器發起大量連接請求,以致服務器癱瘓)。MySpace和其他很多頂級大站點一樣,肯定會經常遭受攻擊,但它應該從網絡級而不是依靠Windows本身的功能來解決問題——否則,大量 MySpace合法用戶連接時也會引起服務器反擊。

      "我們花了大約一個月時間尋找Windows 2003服務器自動停止的原因。"Benedetto說。最后,通過Microsoft的幫助,他們才知道該怎么通知服務器:"別開槍,是友軍。"

      緊接著是在去年7月某個周日晚上,MySpace總部所在地洛杉磯停電,造成整個系統停運12小時。大型Web站點通常要在地理上分布配置多個數據中心以預防單點故障。本來,MySpace還有其他兩個數據中心以應對突發事件,但Web服務器都依賴于部署在洛杉磯的SAN。沒有洛杉磯的SAN,Web服務器除了懇求你耐心等待,不能提供任何服務。

      Benedetto說,主數據中心的可靠性通過下列措施保證:可接入兩張不同電網,另有后備電源和一臺儲備有30天燃料的發電機。但在這次事故中,不僅兩張電網失效,而且在切換到備份電源的過程中,操作員燒掉了主動力線路。

      2007年中,MySpace在另兩個后備站點上也建設了SAN。這對分擔負荷大有幫助——正常情況下,每個SAN都能負擔三分之一的數據訪問量。而在緊急情況下,任何一個站點都可以獨立支撐整個服務,Benedetto說。

      MySpace仍然在為提高穩定性奮斗,雖然很多用戶表示了足夠信任且能原諒偶現的錯誤頁面。

      "作為開發人員,我憎惡Bug,它太氣人了。"Dan Tanner這個31歲的德克薩斯軟件工程師說,他通過MySpace重新聯系到了高中和大學同學。"不過,MySpace對我們的用處很大,因此我們可以原諒偶發的故障和錯誤。" Tanner說,如果站點某天出現故障甚至崩潰,恢復以后他還是會繼續使用。

      這就是為什么Drew在論壇里咆哮時,大部分用戶都告訴他應該保持平靜,如果等幾分鐘,問題就會解決的原因。Drew無法平靜,他寫道,"我已經兩次給MySpace發郵件,而它說一小時前還是正常的,現在出了點問題……完全是一堆廢話。"另一個用戶回復說,"畢竟它是免費的。"Benedetto坦承100%的可靠性不是他的目標。"它不是銀行,而是一個免費的服務。"他說。

      換句話說,MySpace的偶發故障可能造成某人最后更新的個人資料丟失,但并不意味著網站弄丟了用戶的錢財。"關鍵是要認識到,與保證站點性能相比,丟失少許數據的故障是可接受的。"Benedetto說。所以,MySpace甘冒丟失2分鐘到2小時內任意點數據的危險,在SQL Server配置里延長了"checkpoint"操作——它將待更新數據永久記錄到磁盤——的間隔時間,因為這樣做可以加快數據庫的運行。

      Benedetto說,同樣,開發人員還經常在幾個小時內就完成構思、編碼、測試和發布全過程。這有引入Bug的風險,但這樣做可以更快實現新功能。而且,因為進行大規模真實測試不具可行性,他們的測試通常是在僅以部分活躍用戶為對象,且用戶對軟件新功能和改進不知就里的情況下進行的。因為事實上不可能做真實的加載測試,他們做的測試通常都是針對站點。

      "我們犯過大量錯誤,"Benedetto說,"但到頭來,我認為我們做對的還是比做錯的多。"

      MySpace Tech Roster
      January 16, 2007
      By David F. Carr
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      個人的幾個觀點:
      1,.NET平臺很牛,很強大。
      2,對于技術而言,局限性往往存在于程序員自身。
      3,網站的分布式更多是為了提高性能,否則不要開始分布式。
      4,網站的分布式更多體現在數據庫方面,和目前.NET平臺主流的分布式技術有點不同。
      5,.NET平臺企業級開發的分布式解決方案有很多,選擇適合企業自身特點的才是最理想的。

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      posted @ 2009-05-20 12:54  DukeCheng  閱讀(326)  評論(0)    收藏  舉報
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