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微信后台系统的演进之路:3快速成长

来源:互联网    浏览:872次    2016-01-28

微信的飞速发展是从2。0版开始的,这个版本发布了语音聊天功能。之后微信用户量急速增长,2011。5用户量破100万、2011。7 用户量破1000万、2012。3 注册用户数突破1亿。伴随着喜人成绩而来的,还有一堆幸福的烦恼。

业务快速迭代的压力
微信发布时功能很简单,主要功能就是发消息。不过在发语音之后的几个版本里迅速推出了手机通讯录、QQ离线消息、查看附近的人、摇一摇、漂流瓶和朋友圈等等功能。有个广为流传的关于朋友圈开发的传奇——朋友圈历经4个月,前后做了30多个版本迭代才最终成型。其实还有一个鲜为人知的故事——那时候因为人员比较短缺,朋友圈后台长时间只有1位开发人员。
后台稳定性的要求
用户多了,功能也多了,后台模块数和机器量在不断翻番,紧跟着的还有各种故障。

帮助我们顺利度过这个阶段的,是以下几个举措:

1. 极简设计

虽然各种需求扑面而来,但我们每个实现方案都是一丝不苟完成的。实现需求最大的困难不是设计出一个方案并实现出来,而是需要在若干个可能的方案中,甄选出最简单实用的那个。

这中间往往需要经过几轮思考——讨论——推翻的迭代过程,谋定而后动有不少好处,一方面可以避免做出华而不实的过度设计,提升效率;另一方面,通过详尽的讨论出来的看似简单的方案,细节考究,往往是可靠性最好的方案。

2. 大系统小做

逻辑层的业务逻辑服务最早只有一个服务模块(我们称之为mmweb),囊括了所有提供给客户端访问的API,甚至还有一个完整的微信官网。这个模块架构类似Apache,由一个CGI容器(CGIHost)和若干CGI组成(每个CGI即为一个API),不同之处在于每个CGI都是一个动态库so,由CGIHost动态加载。

在mmweb的CGI数量相对较少的时候,这个模块的架构完全能满足要求,但当功能迭代加快,CGI量不断增多之后,开始出现问题:

1) 每个CGI都是动态库,在某些CGI的共用逻辑的接口定义发生变化时,不同时期更新上线的CGI可能使用了不同版本的逻辑接口定义,会导致在运行时出现诡异结果或者进程crash,而且非常难以定位;

2) 所有CGI放在一起,每次大版本发布上线,从测试到灰度再到全面部署完毕,都是一个很漫长的过程,几乎所有后台开发人员都会被同时卡在这个环节,非常影响效率;

3) 新增的不太重要的CGI有时稳定性不好,某些异常分支下会crash,导致CGIHost进程无法服务,发消息这些重要CGI受影响没法运行。

于是我们开始尝试使用一种新的CGI架构——Logicsvr。

Logicsvr基于Svrkit框架。将Svrkit框架和CGI逻辑通过静态编译生成可直接使用HTTP访问的Logicsvr。我们将mmweb模块拆分为8个不同服务模块。拆分原则是:实现不同业务功能的CGI被拆到不同Logicsvr,同一功能但是重要程度不一样的也进行拆分。例如,作为核心功能的消息收发逻辑,就被拆为3个服务模块:消息同步、发文本和语音消息、发图片和视频消息。

广东快乐十分软件下载每个Logicsvr都是一个独立的二进制程序,可以分开部署、独立上线。时至今日,微信后台有数十个Logicsvr,提供了数百个CGI服务,部署在数千台服务器上,每日客户端访问量几千亿次。

除了API服务外,其他后台服务模块也遵循“大系统小做”这一实践准则,微信后台服务模块数从微信发布时的约10个模块,迅速上涨到数百个模块。

 

 

 

3. 业务监控

广东快乐十分软件下载这一时期,后台故障很多。比故障更麻烦的是,因为监控的缺失,经常有些故障我们没法第一时间发现,造成故障影响面被放大。

监控的缺失一方面是因为在快速迭代过程中,重视功能开发,轻视了业务监控的重要性,有故障一直是兵来将挡水来土掩;另一方面是基础设施对业务逻辑监控的支持度较弱。基础设施提供了机器资源监控和Svrkit服务运行状态的监控。这个是每台机器、每个服务标配的,无需额外开发,但是业务逻辑的监控就要麻烦得多了。当时的业务逻辑监控是通过业务逻辑统计功能来做的,实现一个监控需要4步:

  • 申请日志上报资源;
  • 在业务逻辑中加入日志上报点,日志会被每台机器上的agent收集并上传到统计中心;
  • 开发统计代码;
  • 实现统计监控页面。

可以想象,这种费时费力的模式会反过来降低开发人员对加入业务监控的积极性。于是有一天,我们去公司内的标杆——即通后台(QQ后台)取经了,发现解决方案出乎意料地简单且强大:

 

3.1) 故障报告

之前每次故障后,是由QA牵头出一份故障报告,着重点是对故障影响的评估和故障定级。新的做法是每个故障不分大小,开发人员需要彻底复盘故障过程,然后商定解决方案,补充出一份详细的技术报告。这份报告侧重于:如何避免同类型故障再次发生、提高故障主动发现能力、缩短故障响应和处理过程。

3.2) 基于 ID-Value 的业务无关的监控告警体系
深圳微信开发公司
图 5 基于 ID-Value 的监控告警体系

广东快乐十分软件下载监控体系实现思路非常简单,提供了2个API,允许业务代码在共享内存中对某个监控ID进行设置Value或累加Value的功能。每台机器上的Agent会定时将所有ID-Value上报到监控中心,监控中心对数据汇总入库后就可以通过统一的监控页面输出监控曲线,并通过预先配置的监控规则产生报警。

广东快乐十分软件下载对于业务代码来说,只需在要被监控的业务流程中调用一下监控API,并配置好告警条件即可。这就极大地降低了开发监控报警的成本,我们补全了各种监控项,让我们能主动及时地发现问题。新开发的功能也会预先加入相关监控项,以便在少量灰度阶段就能直接通过监控曲线了解业务是否符合预期。

4. KVSvr

微信后台每个存储服务都有自己独立的存储模块,是相互独立的。每个存储服务都有一个业务访问模块和一个底层存储模块组成。业务访问层隔离业务逻辑层和底层存储,提供基于RPC的数据访问接口;底层存储有两类:SDB和MySQL。

SDB适用于以用户UIN(uint32_t)为Key的数据存储,比方说消息索引和联系人。优点是性能高,在可靠性上,提供基于异步流水同步的Master-Slave模式,Master故障时,Slave可以提供读数据服务,无法写入新数据。

由于微信账号为字母+数字组合,无法直接作为SDB的Key,所以微信帐号数据并非使用SDB,而是用MySQL存储的。MySQL也使用基于异步流水复制的Master-Slave模式。

第1版的帐号存储服务使用Master-Slave各1台。Master提供读写功能,Slave不提供服务,仅用于备份。当Master有故障时,人工切读服务到Slave,无法提供写服务。为提升访问效率,我们还在业务访问模块中加入了memcached提供Cache服务,减少对底层存储访问。

第2版的帐号存储服务还是Master-Slave各1台,区别是Slave可以提供读服务,但有可能读到脏数据,因此对一致性要求高的业务逻辑,例如注册和登录逻辑只允许访问Master。当Master有故障时,同样只能提供读服务,无法提供写服务。 第3版的帐号存储服务采用1个Master和多个Slave,解决了读服务的水平扩展能力。

第4版的帐号服务底层存储采用多个Master-Slave组,每组由1个Master和多个Slave组成,解决了写服务能力不足时的水平扩展能力。

最后还有个未解决的问题:单个Master-Slave分组中,Master还是单点,无法提供实时的写容灾,也就意味着无法消除单点故障。另外Master-Slave的流水同步延时对读服务有很大影响,流水出现较大延时会导致业务故障。于是我们寻求一个可以提供高性能、具备读写水平扩展、没有单点故障、可同时具备读写容灾能力、能提供强一致性保证的底层存储解决方案,最终KVSvr应运而生。

KVSvr使用基于Quorum的分布式数据强一致性算法,提供Key-Value/Key-Table模型的存储服务。传统Quorum算法的性能不高,KVSvr创造性地将数据的版本和数据本身做了区分,将Quorum算法应用到数据的版本的协商,再通过基于流水同步的异步数据复制提供了数据强一致性保证和极高的数据写入性能,另外KVSvr天然具备数据的Cache能力,可以提供高效的读取性能。

KVSvr一举解决了我们当时迫切需要的无单点故障的容灾能力。除了第5版的帐号服务外,很快所有SDB底层存储模块和大部分MySQL底层存储模块都切换到KVSvr。随着业务的发展,KVSvr也不断在进化着,还配合业务需要衍生出了各种定制版本。现在的KVSvr仍然作为核心存储,发挥着举足轻重的作用。

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