解剖Twitter 【8】 得过不且过
北京西直门立交桥的设计,经常遭人诟病。客观上讲,对于一座立交桥而言,能够四通八达,就算得上基本完成任务了。大家诟病的原因,主要是因为行进路线太复杂。
当然,站在设计者角度讲,他们需要综合考虑来自各方面的制约。但是考虑到世界上立交桥比比皆是,各有各的难处,然而像西直门立交桥这样让人迷惑的,还真是少见。所以,对于西直门立交桥的设计者而言,困难是客观存在的,但是改进的空间总还是有的。
Figure 10. 北京西直门立交桥行进路线
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大型网站的架构设计也一样,沿用传统的设计,省心又省力,但是代价是网站的性能。网站的性能不好,用户的体验也不好。Twitter这样的大型网站之所以能够一飞冲天,不仅功能的设计迎合了时代的需要,同时,技术上精益求精也是成功的必要保障。
例如,从Mongrel到MemCached之间,需要一个数据传输通道。或者严格地说,需要一个client library communicating to the memcached server。Twitter的工程师们,先用Ruby实现了一个通道。后来又用C实现了一个更快的通道。随后,不断地改进细节,不断地提升数据传输的效率。这一系列的改进,使Twitter的运行速度,从原先不设缓存时,每秒钟处理3.23个请求,到现在每秒处理139.03个请求,参见Figure 11。这个数据通道,现在定名为libmemcached,是开源项目 [38]。
Figure 11. Evolving from a Ruby memcached client to a C client with optimised hashing. These changes increases Twitter performance from 3.23 requests per second without caching, to 139.03 requests per second nowadays [14].
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又例如,Twitter系统中用消息队列来传递控制信号。这些控制信号,从插入队列,到被删除,生命周期很短。短暂的生命周期,意味着消息队列的垃圾回收(Garbage Collection)的效率,会严重影响整个系统的效率。因此,改进垃圾回收的机制,不断提高效率,成为不可避免的问题。Twitter使用的消息队列,原先不是Kestrel,而是用Ruby编写的一个简单的队列工具。但是如果继续沿用Ruby这种语言,性能优化的空间不大。Ruby的优点是集成了很多功能,从而大大减少了开发过程中编写程序的工作量。但是优点也同时是缺点,集成的功能太多,拖累也就多,牵一发而动全身,造成优化困难。
Twitter工程师戏言,”Ruby抗拒优化”,(“Ruby is optimization resistant”, by Evan Weaver [14])。几经尝试以后,Twitter的工程师们最终放弃了Ruby语言,改用Scala语言,自行实现了一个队列,命名为Kestrel [39]。
改换语言的主要动机是,Scala运行在JVM之上,因此优化Garbage Collection性能的手段丰富。Figure 12. 显示了使用Kestrel以后,垃圾回收的滞后,在平时只有2ms,最高不超过4ms。高峰时段,平均滞后5ms,最高不超过35ms。
Figure 12. The latency of Twitter Kestrel garbage collection [14].
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RubyOnRails逐渐淡出Twitter,看来这是大势所趋。最后一步,也是最高潮的一步,可能是替换Mongrel。事实上,Twitter所谓“API Server”,很可能是他们替换Mongrel的前奏。
Twitter的Evan Weaver说,“API Server”的运行效率,比Apache+Mongrel组合的速度快4倍。所谓Apache+Mongrel组合,是RubyOnRails的一种实现方式。Apache+Mongrel组合,每秒能够处理139个请求,参见Figure 11,而“API Server” 每秒钟能够处理大约550个请求 [16]。换句话说,使用Apache+Mongrel组合,优点是降低了工程师们写程序的负担,但是代价是系统性能降低了4倍,换句话说,用户平均等待的时间延长了4倍。
活着通常不难,活得精彩永远很难。得过不且过,这是一种精神。
Reference,
[14] Improving running component of Twitter.
(http://qconlondon.com/london-2009/file?path=/qcon-london-2009/slides/EvanWeaver_ImprovingRunningComponentsAtTwitter.pdf)
[16] Updating Twitter without service disruptions.
(http://gojko.net/2009/03/16/qcon-london-2009-upgrading-twitter-without-service-disruptions/)
[38] Open source project, libmemcached, by Twitter.
(http://tangent.org/552/libmemcached.html)
[39] Open source project, Kestrel Messaging Queue, by Twitter.
(http://github.com/robey/kestrel)