Mico的架构之旅 魏佳 Co-Founder & CTO @ Mico Inc..

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1 Mico的架构之旅 魏佳 Co-Founder & Mico Inc.

2 关于我 分布式消息中间件 虚拟化及多租户弹性运行时 大规模分布式系统服务质量 分别在美国和国内发表技术专利 2009 2012 2014
IBM 新浪微博 Mico创业 资深工程师 Co-Founder & CTO 平台架构部架构师 技术评审委员会成员

3 关于Mico 是什么？ 定位 形态 类似产品 市场？ 用户群体分布 为什么选择这样的市场

4 关于Mico 相关数据？ 注册用户数 日活跃用户数、日在线用户数、月活跃用户数、 日消息量、日服务请求量、日通知推送量
UGC内容量、图片/语音/短视频等

5 关于Mico 技术团队 团队规模、职责划分 技术准则和文化

6 今天分享些什么 初起炉灶 高速发展 步入正轨

7 初起炉灶 业务驱动，简单分层，粗放、够用就好 暴露的问题 SCM和流程 环境 基本架构组成（带图，细讲） 这种情况下如何应对增长（扩展）？
功能简单，除了应用后台外，无其他周边系统 运维工具的缺失，全手工 环境的监控和告警 发布和上线过程 手工环境的错误不可控 * 业务驱动，简单分层，粗放、够用就好 Bitbucket作为scm Linode，东京机房，裸VM+自己搭建生产环境 单实例的biz backend（Java，Spring Boot），暴露REST API，为移动端提供业务功能。 缓存（Memcached、Redis），隔离业务功能和通信，无sharding，Redis以master-slave拓扑 存储（MySQL、MongoDB），MySQL一主一从（实例中按业务分库但无分表），MongoDB一主两从 GridFS用于文件存储，比如图片、短视频等，文件访问API（NodeJS），直接使用Nginx的local cache来做二进制资源的缓存。 单实例的socket backend，提供长连接通信，资源与biz backend共用。 单独的Web server（Nginx+NodeJS）用来server产品官网、外部内容分享以及所有应用内HTML5的页面。 这种情况下如何应对增长？ 扩展接入层，直接扩展业务server和socket server，直接扩展文件存储的Nginx（local cache） 扩展缓存和存储的从实例来抗读 * App功能简单，除了应用后台，无其他周边系统 早期的推荐用户、推荐动态的功能都有人工标记，没有引入其他流处理和单独的推荐系统等等。 * 缺失运维工具，全手工 Linode提供VM级的系统监控，包括CPU、Mem、Disk、Load、Network等 没有应用级的监控/告警工具，依赖各组件内置的stat工具来手工查看 构建和发布系统也很弱（简单Jenkins job） * 各种暴露的问题 1. 对系统状况没有直观实时的了解 2. 人工参与的环节错误不可控

8 初起炉灶 * 业务驱动，简单分层，粗放、够用就好 Bitbucket作为scm Linode，东京机房，裸VM+自己搭建生产环境
细讲 * 业务驱动，简单分层，粗放、够用就好 Bitbucket作为scm Linode，东京机房，裸VM+自己搭建生产环境 单实例的biz backend（Java，Spring Boot），暴露REST API，为移动端提供业务功能。 缓存（Memcached、Redis），隔离业务功能和通信，无sharding，Redis以master-slave拓扑 存储（MySQL、MongoDB），MySQL一主一从（实例中按业务分库但无分表），MongoDB一主两从 GridFS用于文件存储，比如图片、短视频等，文件访问API（NodeJS），直接使用Nginx的local cache来做二进制资源的缓存。 单实例的socket backend，提供长连接通信，资源与biz backend共用。 单独的Web server（Nginx+NodeJS）用来server产品官网、外部内容分享以及所有应用内HTML5的页面。 这种情况下如何应对增长？ 扩展接入层，直接扩展业务server和socket server，直接扩展文件存储的Nginx（local cache） 扩展缓存和存储的从实例来抗读 * App功能简单，除了应用后台，无其他周边系统 早期的推荐用户、推荐动态的功能都有人工标记，没有引入其他流处理和单独的推荐系统等等。 * 缺失运维工具，全手工 Linode提供VM级的系统监控，包括CPU、Mem、Disk、Load、Network等 没有应用级的监控/告警工具，依赖各组件内置的stat工具来手工查看 构建和发布系统也很弱（简单Jenkins job） * 各种暴露的问题 1. 对系统状况没有直观实时的了解 2. 人工参与的环节错误不可控

9 高速发展 数据增长很快，开着飞机换引擎 这个阶段的架构变更（带图，细讲） 异步消息组件 拆分业务（细讲，缘由，做法等） 文件存储系统
请求接入 通信 跨长链消息 拆分业务（细讲，缘由，做法等） Api层 Server层 资源层 文件存储系统 实现 做法 问题 * 数据增长很快，一边继续产品迭代一边进行架构改造（开着飞机换引擎） 这个阶段的系统架构图 * 引入消息组件，这里面临技术选型的问题。目前开源并且广泛实用的mom非常多，不同的系统的设计侧重点也不同。（比如事务完备，确保投递，分布式的方式等等） 1. http上下行请求分离，上行请求全部异步，移动端假写，服务层直接写cache，具体业务逻辑在消息处理器中完成 2. 通信消息异步写库，上行直接写cache 3. 跨socket server通信写队列 * 按业务拆分，因为各业务的使用量和场景不同，这就决定了生产环境上资源的使用是不均等的，高峰期遇到的压力也不同。 1. 划分api pool，可以更细粒度的控制请求，可以根据需要单独扩展某业务，可以在故障或高峰时单独降级某业务 2. 划分service，为之后的微服务化铺路，将各业务作为内聚的最小服务单元，提供多种服务协议，如RPC、消息、HTTP等，这样也为之后的产品功能迭代提供更快速的业务支撑能力（搭积木） 3. 划分各类资源，比如cache、redis，根据各业务数据量的不同以及预计的增长量，可以更细粒度得控制这些组件的部署规模。 * 使用新的文件存储系统 1. Nginx（local cache）+ NodeJS（API）+ GridFS（storage）的方案带来的运维痛苦以及较大的性能问题 * scaleout时，部署一整套组件，同时新的的gridfs实例作为secondary需要从primary全量复制，时间长（standby状态写不能提供服务） * primary在持续的较大写入量下，secondary会追不上 2. 将数据全部迁移到S3，我们用Golang写了个工具用来迁移数据。但是全量数据中有大量缩略图（对于图片来说共3种尺寸的缩略图，对于视频来说共3种尺寸的首帧缩略图），连缩略图一起迁移太耗时，所以我们将原来文件系统API（NodeJS）中的生成缩略图的逻辑摘出来放到AWS的Lambda服务上（Lambda的名字非常形象，可以用于S3任意action的回调函数使用，其中一个典型用途就是图片上传到S3后异步生成缩略图），这样我们就很快将原始图片、短视频以及语音迁移到S3上了。搭配S3，AWS提供了Cloudfront，它是一个global的CDN服务，迁移过程中同步就将内容复制到各个region的节点上。迁移完成后，对于未升级的客户端（早期写死了IP地址），将原有的文件系统API的前置Nginx将请求转发到cloudfront来下载。

10 高速发展 * 数据增长很快，一边继续产品迭代一边进行架构改造（开着飞机换引擎） 这个阶段的系统架构图
细讲 * 数据增长很快，一边继续产品迭代一边进行架构改造（开着飞机换引擎） 这个阶段的系统架构图 * 引入消息组件，这里面临技术选型的问题。目前开源并且广泛实用的mom非常多，不同的系统的设计侧重点也不同。（比如事务完备，确保投递，分布式的方式等等） 1. http上下行请求分离，上行请求全部异步，移动端假写，服务层直接写cache，具体业务逻辑在消息处理器中完成 2. 通信消息异步写库，上行直接写cache 3. 跨socket server通信写队列 * 按业务拆分，因为各业务的使用量和场景不同，这就决定了生产环境上资源的使用是不均等的，高峰期遇到的压力也不同。 1. 划分api pool，可以更细粒度的控制请求，可以根据需要单独扩展某业务，可以在故障或高峰时单独降级某业务 2. 划分service，为之后的微服务化铺路，将各业务作为内聚的最小服务单元，提供多种服务协议，如RPC、消息、HTTP等，这样也为之后的产品功能迭代提供更快速的业务支撑能力（搭积木） 3. 划分各类资源，比如cache、redis，根据各业务数据量的不同以及预计的增长量，可以更细粒度得控制这些组件的部署规模。 * 使用新的文件存储系统 1. Nginx（local cache）+ NodeJS（API）+ GridFS（storage）的方案带来的运维痛苦以及较大的性能问题 * scaleout时，部署一整套组件，同时新的的gridfs实例作为secondary需要从primary全量复制，时间长（standby状态写不能提供服务） * primary在持续的较大写入量下，secondary会追不上 2. 将数据全部迁移到S3，我们用Golang写了个工具用来迁移数据。但是全量数据中有大量缩略图（对于图片来说共3种尺寸的缩略图，对于视频来说共3种尺寸的首帧缩略图），连缩略图一起迁移太耗时，所以我们将原来文件系统API（NodeJS）中的生成缩略图的逻辑摘出来放到AWS的Lambda服务上（Lambda的名字非常形象，可以用于S3任意action的回调函数使用，其中一个典型用途就是图片上传到S3后异步生成缩略图），这样我们就很快将原始图片、短视频以及语音迁移到S3上了。搭配S3，AWS提供了Cloudfront，它是一个global的CDN服务，迁移过程中同步就将内容复制到各个region的节点上。迁移完成后，对于未升级的客户端（早期写死了IP地址），将原有的文件系统API的前置Nginx将请求转发到cloudfront来下载。

11 高速发展 补齐或完善运维系统，半手工扩容 云环境的迁移 封装环境vagrant Gitflow，完善构建发布过程 简单的监控系统
朴素的定时任务 用户管理系统和内容管理系统 手工扩容 云环境的迁移 为什么？ 资源 定价 服务单一 * 一边补全运维工具，一边应对高峰期手工扩容 * 使用Vagrant构建最小化的dev环境，可以确保所有成员环境一致 * 合理使用Gitflow，Jekins每日构建dev branch，每日部署staging环境，同样使用Vagrant来封装staging环境 * munin搭建监控系统，覆盖所有的资源或组建。munin的plugin机制（Python/Perl）可以灵活扩展或定制监控项 * 定时任务+离线脚本去统计业务数据 * 用NodeJS+Angular搭建用户管理和内容管理后台（包括内容运营/发布，应用内官方帐号消息，应用内用户反馈，用户封禁/解封，内容审核，外部内容分享控制等） * 依赖监控系统的各类数据指标指导高峰期的扩容（需手工执行，是一套简易的python实现的工具箱，可以根据base image（AMI）快速创建实例，更新前端LB，更新资源配置等。） * 云环境的迁移 * 为什么放弃Linode？ 1. 资源欠缺 Linode（tokyo地区）的机器资源实际是使用AWS的，在我们高速发展的阶段（频繁需要扩容）但是Linode经常提示没有实例可以提供。 2. 定价模式 Linode的机器都是按实例按规格按月结算，不论用多用少没有灵活的收费模式（主要还是因为我们穷） 3. 服务太单一 只提供VM，连IaaS都称不上，没有其他任何云服务。相比AWS，提供很多开箱即用的服务，能极大节省我们的精力和时间。 * AWS，使用了EC2、Loadbalancer、EIP、S3、CloudFront、Lambda。后期又陆续使用了ElasticCache、RDS、MailService等。

12 高速发展 * 一边补全运维工具，一边应对高峰期手工扩容 * 使用Vagrant构建最小化的dev环境，可以确保所有成员环境一致
细讲 * 一边补全运维工具，一边应对高峰期手工扩容 * 使用Vagrant构建最小化的dev环境，可以确保所有成员环境一致 * 合理使用Gitflow，Jekins每日构建dev branch，每日部署staging环境，同样使用Vagrant来封装staging环境 * munin搭建监控系统，覆盖所有的资源或组建。munin的plugin机制（Python/Perl）可以灵活扩展或定制监控项 * 定时任务+离线脚本去统计业务数据 * 用NodeJS+Angular搭建用户管理和内容管理后台（包括内容运营/发布，应用内官方帐号消息，应用内用户反馈，用户封禁/解封，内容审核，外部内容分享控制等） * 依赖监控系统的各类数据指标指导高峰期的扩容（需手工执行，是一套简易的python实现的工具箱，可以根据base image（AMI）快速创建实例，更新前端LB，更新资源配置等。） * 云环境的迁移 * 为什么放弃Linode？ 1. 资源欠缺 Linode（tokyo地区）的机器资源实际是使用AWS的，在我们高速发展的阶段（频繁需要扩容）但是Linode经常提示没有实例可以提供。 2. 定价模式 Linode的机器都是按实例按规格按月结算，不论用多用少没有灵活的收费模式（主要还是因为我们穷） 3. 服务太单一 只提供VM，连IaaS都称不上，没有其他任何云服务。相比AWS，提供很多开箱即用的服务，能极大节省我们的精力和时间。 * AWS，使用了EC2、Loadbalancer、EIP、S3、CloudFront、Lambda。后期又陆续使用了ElasticCache、RDS、MailService等。

13 高速发展 IM系统的架构和改进（带图，细讲） 协议 传输 场景 * IM系统的架构和改进 * 协议 自己实现的轻量sync协议
inbox/outbox 单点消息推模式，群组消息拉模式，支持多端同步（app，web） 文本消息，图片消息（附带缩略图），语音消息（分片），短视频消息（附带首帧缩略图） 文本消息直接push，图片、语音通知后主动拉 支持消息状态，如『已达』『已读』 * 通信 Netty实现的TCP socket server，单机（AWS xlarge.m2配置）60万长链接，用于iOS/Android Netty实现的WebSocket endpoint，用于browser 二进制（Protobuf）和JSON均支持 跨server通信支持RPC式和异步队列，可手动切换；消息状态走异步队列，高峰期走异步队列； api server定期检查socket server的可用性并提供一个查询接口，移动端通过该接口来始终获取最新的可用endpoint 关于长链维系，调研了一些IM产品以及国内外不同运营商的网络品质，搞了套自适应心跳机制，做到了消息投递/通知时效性和power saver的平衡 和业务资源隔离，和相关业务有关系的资源通通异步更新。消息异步落地，投递时只写cache。 * 场景 * 其他

14 高速发展 * IM系统的架构和改进 * 协议 自己实现的轻量sync协议 inbox/outbox
细讲 * IM系统的架构和改进 * 协议 自己实现的轻量sync协议 inbox/outbox 单点消息推模式，群组消息拉模式，支持多端同步（app，web） 文本消息，图片消息（附带缩略图），语音消息（分片），短视频消息（附带首帧缩略图） 文本消息直接push，图片、语音通知后主动拉 支持消息状态，如『已达』『已读』 * 通信 Netty实现的TCP socket server，单机（AWS xlarge.m2配置）60万长链接，用于iOS/Android Netty实现的WebSocket endpoint，用于browser 二进制（Protobuf）和JSON均支持 跨server通信支持RPC式和异步队列，可手动切换；消息状态走异步队列，高峰期走异步队列； api server定期检查socket server的可用性并提供一个查询接口，移动端通过该接口来始终获取最新的可用endpoint 关于长链维系，调研了一些IM产品以及国内外不同运营商的网络品质，搞了套自适应心跳机制，做到了消息投递/通知时效性和power saver的平衡 和业务资源隔离，和相关业务有关系的资源通通异步更新。消息异步落地，投递时只写cache。 * 场景 * 其他

15 步入正轨 功能迭代非常快，数据增长非常快，需要周边系统支撑 这个阶段的架构变更（带图，细讲） 我们的日志分析 * 我们的日志分析
解决什么问题 怎么演进的 架构图（细讲） 场景 * 我们的日志分析 * 更细粒度日志的分类和梳理（业务日志，行为/访问/统计日志（包括HTTP、Service/RPC、Cache/DB等不同层次），一些BI用途的日志等） * 最早期crontab+rsync+grep/awk大法，简单够用；然后过渡到fluentd写mongodb（capped collection），web console提供展现和查询； * 最后过渡为ELK+kafka/redis的方案 * 架构图（再典型不过） * 根据使用场景不同和目的不同。其中部分由logstash收集写redis queue（这里引入redis queue中转的目的是提供日志内容的容错性，如es下线或维护时日志信息暂存。之后也有kafka替换了），之后由logstash再送入es做索引，展示到kibana上，这种大部分是无计算或少计算（聚合）的指标数据。es大家都很熟悉，它是基于lucene的，对于日志的所有字段都可以索引，并且其倒排索引的数据结构非常紧凑，搜索效率非常的高。反映到前端Kibana上，用户可以随意组合条件过滤日志，随意伸统计时间窗，秒级获取聚合计算结果。 * 需要做计算、统计类的日志数据（由logstash收集）写kafka，再由storm来消费。storm流式得做业务数据的聚合计算，主要是各种社交应用会遇到的数据统计场景，比如各种xx率，xx趋势，a/b test效果等等。数据驱动 * es目前数据节点和查询节点并没有分离（规模不到），目前还在使用http protocol模式 * 一些坑：开启doc_values；recovery和relocation的参数配置；默认的sharding策略shard总数均衡，不考虑IO。而做日志的时候，只有最近的索引的分片才有 IO 压力。所以如果你今天新上一个节点，然后隔天新建索引，一看，所有新分片全给分配到这台上，直接 IO 压垮。这个是有一个配置，针对索引级别的，可以对每个索引指定在单个节点上，最多分配几个分片。 * spark做业务数据方面的准实时计算， * kibana

16 步入正轨 细讲 * 我们的日志分析 * 更细粒度日志的分类和梳理（业务日志，行为/访问/统计日志（包括HTTP、Service/RPC、Cache/DB等不同层次），一些BI用途的日志等） * 最早期crontab+rsync+grep/awk大法，简单够用；然后过渡到fluentd写mongodb（capped collection），web console提供展现和查询； * 最后过渡为ELK+kafka/redis的方案 * 架构图（再典型不过） * 根据使用场景不同和目的不同。其中部分由logstash收集写redis queue（这里引入redis queue中转的目的是提供日志内容的容错性，如es下线或维护时日志信息暂存。之后也有kafka替换了），之后由logstash再送入es做索引，展示到kibana上，这种大部分是无计算或少计算（聚合）的指标数据。es大家都很熟悉，它是基于lucene的，对于日志的所有字段都可以索引，并且其倒排索引的数据结构非常紧凑，搜索效率非常的高。反映到前端Kibana上，用户可以随意组合条件过滤日志，随意伸统计时间窗，秒级获取聚合计算结果。 * 需要做计算、统计类的日志数据（由logstash收集）写kafka，再由storm来消费。storm流式得做业务数据的聚合计算，主要是各种社交应用会遇到的数据统计场景，比如各种xx率，xx趋势，a/b test效果等等。数据驱动 * es目前数据节点和查询节点并没有分离（规模不到），目前还在使用http protocol模式 * 一些坑：开启doc_values；recovery和relocation的参数配置；默认的sharding策略shard总数均衡，不考虑IO。而做日志的时候，只有最近的索引的分片才有 IO 压力。所以如果你今天新上一个节点，然后隔天新建索引，一看，所有新分片全给分配到这台上，直接 IO 压垮。这个是有一个配置，针对索引级别的，可以对每个索引指定在单个节点上，最多分配几个分片。 * spark做业务数据方面的准实时计算， * kibana

17 步入正轨 功能迭代非常快，数据增长非常快，需要周边系统支撑 这个阶段的架构变更（带图，细讲） 我们的监控/告警 我们的搜索 * 我们的搜索
解决什么问题 怎么演进的 架构图（细讲） 场景 我们的搜索 架构（细讲） 局限性 * 我们的搜索 * elasticsearch * zone) * 架构图 * 我们的监控/告警 * 最早期是依赖各组建或系统的stat功能，直接在terminal中输出，之后改为基于munin的监控，munin提供各类plugin（python/perl/shell）同时也非常方便自己扩展， * 最终到了zabbix（下一步准备迁到openfalcon）？ * OS层面，cpu、load、mem、io等的监控和告警都有云基础设施完成，AWS上的cloudwatch+mailservice * 基础设施层面，memcache、redis、mongo、MySQL等 * 应用层面，容器，jvm状况，其他jmx扩展（如socket server中队列堆积，kafka中jmx数据项）等 * kibana

18 步入正轨 * 我们的搜索 * elasticsearch * spatial@mongo+redis(geohash zone) * 架构图
细讲 * 我们的搜索 * elasticsearch * zone) * 架构图 * 我们的监控/告警 * 最早期是依赖各组建或系统的stat功能，直接在terminal中输出，之后改为基于munin的监控，munin提供各类plugin（python/perl/shell）同时也非常方便自己扩展， * 最终到了zabbix（下一步准备迁到openfalcon）？ * OS层面，cpu、load、mem、io等的监控和告警都有云基础设施完成，AWS上的cloudwatch+mailservice * 基础设施层面，memcache、redis、mongo、MySQL等 * 应用层面，容器，jvm状况，其他jmx扩展（如socket server中队列堆积，kafka中jmx数据项）等 * kibana

19 步入正轨 功能迭代非常快，数据增长非常快，需要周边系统支撑 这个阶段的架构变更（带图，细讲） 我们的服务框架（RPC）和配套设施
场景 架构图（细讲） 目前数据 我们的异步/定时任务框架 架构（细讲） 局限性 * 我们的RPC框架和配套设施 * 改造thrift，在thrift的骨架之上做了failover、loadbalance策略，降级开关，请求统计和性能采用，服务注册和发现(zk/curator-receipe) * rpc服务的注册和发现使用zookeeper+curator * 架构图 * 我们的异步/定时任务框架 * 早期crontab，后来使用Quartz封装了一套简单的任务框架 * 支持任务手工触发，任务结果通知，任务结果验证等 * 主要任务都是和产品运营相关的，类似于离线任务，大量的读和内存计算

20 步入正轨 细讲 * 我们的RPC框架和配套设施 * 改造thrift，在thrift的骨架之上做了failover、loadbalance策略，降级开关，请求统计和性能采用，服务注册和发现(zk/curator-receipe) * rpc服务的注册和发现使用zookeeper+curator * 架构图 * 我们的异步/定时任务框架 * 早期crontab，后来使用Quartz封装了一套简单的任务框架 * 支持任务手工触发，任务结果通知，任务结果验证等 * 主要任务都是和产品运营相关的，类似于离线任务，大量的读和内存计算

21 下一步的方向 基于公有云环境的容器化架构 跨机房高可用 通信协议的改进 业界怎么做的 我们的架构愿景
依赖AWS的跨区域avaiable zone 虚拟网络 通信协议的改进 多端同步 周边

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