[转]微博后台架构浅析——读扩散pull、写扩散push、混合模式(push+pull)——相关cache(redis，memcache)

njsuntop

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之前在网上看到关于Twitter、Sina以及腾讯微薄的一些实现技术，这个简单做个摘要。
1、读扩散还是写扩散？
inbox: 收件箱，你收到的消息，即你所关注的人发布的消息。
outbox: 发件箱，你发布的消息。
写扩散(Push)
该方式为每个用户维护一个订阅列表，记录该用户订阅的消息索引（一般为消息ID、类型、发表时间等一些元数据）。每当用户发布消息时，都会去更新其follower的订阅列表。
优点：读很轻。初始化时仅需要读取自己的inbox即可。
缺点：写很重。每发布一个消息，会导致大量的写操作。
注：一般来说，用户发布消息，并不会更新所有followers的订阅列表，仅更新在线followers即可。
读扩散(Pull)
该方式为每个用户维护一个发送列表，记录该用户所有发表过的消息索引。
优点：写很轻，节省空间。用户每发布一条消息，仅需更新自己的outbox。
缺点：读操作很重，计算量大。假设你收听了1k用户，则初始化时，需要从1k个用户的outbox拉取消息，然后计算获得最新的n条消息。
混合模式(Push+Pull)
  该方式既为读写扩散的结合，根据用户followers的数量来决定是读扩散还是写扩散。例如followers大于1k的，则使用读扩散，否则使用写扩散。
从目前现在网上的一些资料来看，Twitter是写扩散，腾讯微薄是读扩散，新浪微薄则是二者结合。
2、关于Cache
对于一个千万级甚至亿级用户的大型网站来说，合理使用Cache至关重要。
一个用户的核心数据由如下几个部分组成：inbox，outbox，关系链，消息内容。

• inbox：主要缓存消息索引，仅为在线用户缓存，从Timyang的PPT来看，新浪微薄估计是使用redis的list或set实现。
  
• outbox：缓存一定数量（例如200）条最近发表的消息。
  
• 关系链：following相对于followers来说，缓存容易些，follower加载开销比较大，例如刘翔在腾讯微薄的听众超过1600万。
  
• 消息内容：按内容年龄缓存；一般需要多份支持容灾；需要缓存xml，json，rss，atom等多种格式的缓存以供API使用。
  

以Twitter为例，其将Cache分为四类：Vector Cache，Row Cache，Page Cache，Fragment Cache，均使用memcached实现。其中：

• Vector Cache主要缓存用户的inbox以及outbox索引，其命中率高达99%；
  
• Row Cache主要缓存用户关系链数据，以及Tweets内容，命中率为95%；
  
• Fragment Cache缓存Tweet的xml，json，rss，atom四种格式数据，以供API使用，命中率为95%；
  
• Page Cache主要原来缓存那些高人气用户的个人主页，命中率仅为40%。
  

下图为TwitterCache架构图：

Twitter为啥要为API通道设置Fragment Cache和Page Cahce呢？其原因是Twitter的80%流量来自API。
下面以新浪微薄介绍一下Cache流程：
消息发布流程：

• 更新自己的outbox
  
• 加载followers列表
  
• 更新followers inbox
  

获取首页流程：

• 检查inbox cache是否可用
  
• 获取关注列表
  
• 聚合内容，获得消息索引
  
• 根据索引，返回最终聚合的消息内容
  

3、关于存储
目前Twitter和新浪的落地存储，都是使用MySQL。而腾讯微薄则使用采用SSD+大文件存储（每次写操作都是append操作，写操作可以先用内存缓存，达到适当大小合并，尽量减少随机写）。其他细节因不清楚或不方便透露，不做细述。
4、关于洪峰处理。
一般用异步队列处理方式。消息队列产品有：Kestrel（twitter使用Scala实现），RabbitMQ（使用Erlang实现），MemcacheQ。
Twitter 09年时，用户的平均followers数量为126个。按照每秒400消息发布数算，那每秒就需要推送126*400=50400条消息出去。为了削峰，Twitter自己用Scala实现了一个分布式消息队列Kestrel，其代码仅为1200行，运行在3台机器上，其使用memcached协议，其Server之间无共享状态，且全内存。新浪使用的是MemcacheQ。

参考文献：

• 构建可扩展的微薄架构，by TimYang
  
• Twitter, An Evolving Architecture，by Abel Avrami
  
• 微薄Cache设计谈，by Timyang
  
• Improve Running Components at Twitter (PDF slide), by Evan Weaver
  
• 解剖Twitter系列，by 邓侃