Twitter 架构优化之路--Twitter是如何做到每秒处理3000张图片的

简介: 如今,Twitter每秒可以创建并保存3000张(20GB)的图片。2015年,Twitter甚至从对媒体存储策略的优化中节省出了600万美元。但并非一开始就是这样的,2012年Twitter还主要是基于文本的,就像《哈利波特》中的霍格沃茨魔法学校没有了那些悬挂在墙上的炫酷活动照片一样。

如今,Twitter每秒可以创建并保存3000张(20GB)的图片。2015年,Twitter甚至从对媒体存储策略的优化中节省出了600万美元。

但并非一开始就是这样的,2012年Twitter还主要是基于文本的,就像《哈利波特》中的霍格沃茨魔法学校没有了那些悬挂在墙上的炫酷活动照片一样。如今已经是2016年,Twitter已进入了富媒体未来时代。在新媒体平台发展的过程中,Twitter可以支持照片预览、多张照片、gif图、Vine短片以及在线视频。

Twitter的软件开发工程师Henna Kermani在Mobile @Scale London的谈话中提及,这个媒体平台每秒能够处理3000张图片。虽然这次谈话的主要话题是讨论图片管道,但她表示其中的大多细节也适用于其他的媒体类型。

这次谈话所总结的心得中,一些最有趣的内容摘录如下

按照可能奏效的最简单方式来执行,结果真的会让你大吃一惊: 发送一条带图片的推特是一个要么全有要么全无的操作,最简单的方式就是锁定。由于无法很好地扩展,尤其是网络状况不佳的情况下,Twitter很难再增加新功能。

分离处理: 将发推与发送媒体分离,通过解耦的方式来处理,Twitter便可分别优化各个途径,同时还能大幅增进操作灵活性。

移动handle(句柄),而不要移动blob(二进制大对象): 不要在系统中执行大块的数据移动,这样会消耗掉带宽,并导致接触到数据的各个服务有性能上的问题。请存储数据,并使用handle来引用。

改用分段的、可恢复的上传操作能够大幅降低媒体上传的失败率。

实验与研究: Twitter在研究中发现:将各类图片变体(缩略图、小图、大图等)的TTL(存活时间)设为20天可以让存储与计算达到最有效、最优秀的平衡。图片在20天之后的访问概率很低,删除后每天能节省下来的存储空间几乎有4TB——达到计算服务器需要数值的近乎一半,这样做之后每年能节省数百万美元。

按需操作: 我们可以删除旧图片的变体,是因为它们能在瞬间完成重建,而无需预计算。根据需求来执行服务能够增加灵活性,并在任务执行的方式上更为智能,控制时也更集中化。

渐进式JPEG(Progressive JPEG)是标准图片格式的真正优胜者:不但前端和后端对其支持都很优秀,在速度较慢的网络中,这类图片的效果也很好。
在Twitter发展为富媒体未来的过程中,有许许多多好事发生,让我们来一一解读。

过去——2012年的Twitter
写入方式
用户在应用中编辑一条推文,或许再附上一张图片。

客户端将这条带图推文发送给单一整体式端点。上传时,推文中的图片和其他元数据是捆绑在一起,发送给过程中所涉及的单体服务的。

在旧式设计中,端点就是诸多问题产生的根源。

问题一: 浪费大量带宽

创建一条推文与上传媒体,两者在一个操作中紧密耦合。

上传的动作是一个整体,要么全部成功,要么全部失败。无论失败的原因是什么——网络临时中断、暂时出错等等,都需要将整个过程从头来过,包括要重新上传媒体。如果在上传到95%的时候出现故障而导致失败,就必须重新再次上传。

问题二: 对较大的新型媒体来说,缺乏良好的扩展

这种办法缺乏针对大型媒体,比如视频的扩展性。媒体越大,失败的可能性也越大,特别是在IT业的新兴市场,比如巴西、印度、印尼等地,由于网速慢、网络可靠性差,这个问题更加严重,确实很需要增加上传的成功率。

问题三: 内部带宽的使用效率低下

终端与TFE(Twitter前端)相连,而TFE则负责用户身份验证,并将用户分配到不同图片服务器(Image Service)。

图片服务器与图片变体生成器(Variant Generator )会话,并生成不同大小的图片实例(比如小图、中图、大图、缩略图)。图片变体存储在BlobStore中,这是一个针对类似图片和视频等大型有效载荷而优化的key-value存储系统,存储在其中的图片是永久性的。

创建及保存推文的过程中,还涉及了许多其他服务。由于终端是单一整体式的,媒体与推文的元数据结合在一起,也会流经所有的服务。这个大型有效载荷被发送给直接负责图片的服务,这些服务并不属于媒体管道,但仍被强制执行大型有效载荷的优化。这种办法在内部带宽中效率非常低。

问题四: 臃肿的存储空间

推文中的图片在数月或数年后已经不再会被调用了,但仍存于BloStore中占用空间。有时甚至在推文被删除后,图片仍存在于BlobStore中,缺乏垃圾回收机制。
读取方式
用户查看推文以及相关联的图片。图片的来源是哪里?

客户端从CDN请求图片的变体,这个CDN可能需要向原点与Twitter前端请求图片,最终导致在BlobStore中直接查找特定大小、特定URL上的图片。

问题五: 不可能引入新的变体

设计上不够灵活,增加新的变体也就是不同尺寸的图片的话,需要在BlobStore中为每张图片回填新的图片大小,缺乏按需增加变体的机制。

由于缺乏灵活性,Twitter很难在客户端新增功能。

现在——2016年的Twitter
写入方式
将上传与发推解耦。

上传被设置为首要的,上传终端建立后,唯一的职责就是将原始媒体放在BlobStore中。

给上传方式增加了许多灵活性。

客户端与TFE会话,TFE与图片服务器会话,图片服务器将图片放置在BlobStore中,并向元数据存储添加数据,就是这样,没有其它相关的隐藏服务。

媒体ID(mediaId)是媒体唯一的标识符,由图片服务器返回。如果用户在客户端想要创建推文、DM或者上传个人资料照片时,系统会使用mediaID作为媒体的引用句柄,而不是直接使用媒体本身。

假设我们想要用刚刚上传的媒体来创建推文,流程如下:

客户端找到更新端点,在推文中加入mediaId;这些内容会被发送到Twitter前端;Twitter前端会将其引入合适的服务中,来执行创建。对于推文来说,使用的服务是TweetyPie,而DM和个人资料会使用其它服务;所有服务都会与图片服务器对话;图片服务器上有推文处理队列机制,可以执行类似人脸检测与儿童色情检测之类的功能;检测完成后,图片服务器与负责图片的ImageBird或者负责视频的VideoBird会话;ImageBird会生成图片变体;VideoBird会执行一些转码工作;无论如何,生成的媒体都会被放在BlobStore上。

不会直接发送媒体本身,从而节省了大量之前被浪费的带宽。

分段可恢复的上传:

用户走进地铁,没有信号;10分钟后出来,信号恢复,这时上传过程会从断开的地方自动恢复。对于用户来说整个过程是无缝的。

客户端通过上传API来初始化上传进程,后端会发给它一个mediaId,在整个上传进程中,这个mediaId都会被用作标识符。

一张图片被分为几部分,比如三个部分。通过API来append每个部分,每个append调用都会有段索引,所有append的mediaId都是相同的。上传完成后,意味着上传过程终结,媒体可供使用。

这个办法更能适应网络故障的情况,每个单独的部分都可以重试,如果网络由于某种原因而产生中断,那么暂停上传,等待网络恢复后继续该部分的上传。

简单的方法带来了巨大的收益。对大于50KB的文件,图片上传的故障率在巴西高达33%,在印度高达30%,在印尼则为19%。

读取方式
引入了名为MinaBird的CDN源服务器(Origin Server )。

MinaBird可以与ImageBird、VideoBird对话,因此如果没有的话,可以立即生成相应大小的图片及视频格式。

MinaBird在执行客户端请求时,更为动态也更为流畅。比如因为版权问题而需要将某个内容屏蔽,使用MinaBird可以很容易地对特定某条媒体执行屏蔽及恢复的操作。

能够实时生成需求大小的图片与视频格式转码,Twitter在存储上的智能性也更高了。

按需生成要求的媒体变体意味着无需在BlobStore中存储所有的变体。这是一个巨大的胜利。

原始媒体直到删除前都存储在BlobStore中,而变体只保存20天。媒体平台团队做了很多关于最佳保存时限的研究,所有请求的图片中,大约50%只保存15天,按收益率递减结果,删除较早的图片。很旧的媒体很可能没有人会发起相应的请求,在15天后会有很长的长尾期。

如果不设定TTL(存活时间)和过期时间,每天增加的媒体存储量有6TB。懒办法就是按需生成所有媒体变体,导致媒体存储增长为1.5TB。20天TTL所使用的存储空间比懒办法多不了多少,因此不会占用太大的存储空间,但在计算上这是一个巨大的胜利。使用懒办法来计算,读取所有变体需要在每个数据中心设置150个ImageBird,而使用20天TTL的话,只需要75个ImageBird。因此20天TTL是令计算和存储达到最有效、最平衡的时间点。

由于节省存储空间和计算资源就是节省金钱,引入20天TTL之后,在2015年Twitter节省下了600万美元。

客户端优化(安卓)

在使用WebP(谷歌创建的一种图片格式)进行了6个月的实验之后,

这种图片比相应的PNG或JPEG图片要小25%。

这样一来,特别是在新兴市场,由于较小的图片对网络压力也较小,因而用户参与度也更高。

由于不支持iOS系统,并且只支持安卓4.0以上的系统,缺少平台的支持使得WebP格式花费巨大。

于是Twitter尝试了另一个选项,渐进式JPEG格式。由于通过连续扫描的形式来渲染,首次扫描可能是块状的,但在连续扫描的过程中会逐渐自我完善。

这种格式的性能更佳。

后端很容易支持。

这种格式比传统JPEG格式的编码速度慢了60%,由于一次编码,多次服务,因此这不算大问题。

渐进式JPEG图片不支持透明图片,因此保留了透明的PNG图片,除此之外其它都使用了渐进式JPEG。

客户端由Facebook的Fresco库提供支持,Fresco的优点很多。在2G网络下,效果令人印象深刻。第一次扫描PJPEG图片只用了10kb流量,因此加载时间不长,在本地管道还等待加载,什么都没显示的时候,PJPEG已经显示出了可识别的图像。

有正在进行的实现结果显示,负载细节如下:减少了9%的P50加载时间,减少了27%的P95加载时间,减少了74%的失败率,慢速连接的用户确实能获得极大改善。

相关文章
|
2月前
|
消息中间件 存储 缓存
十万订单每秒热点数据架构优化实践深度解析
【11月更文挑战第20天】随着互联网技术的飞速发展,电子商务平台在高峰时段需要处理海量订单,这对系统的性能、稳定性和扩展性提出了极高的要求。尤其是在“双十一”、“618”等大型促销活动中,每秒需要处理数万甚至数十万笔订单,这对系统的热点数据处理能力构成了严峻挑战。本文将深入探讨如何优化架构以应对每秒十万订单级别的热点数据处理,从历史背景、功能点、业务场景、底层原理以及使用Java模拟示例等多个维度进行剖析。
58 8
|
27天前
|
弹性计算 运维 监控
阿里云云服务诊断工具:合作伙伴架构师的深度洞察与优化建议
作为阿里云的合作伙伴架构师,我深入体验了其云服务诊断工具,该工具通过实时监控与历史趋势分析,自动化检查并提供详细的诊断报告,极大提升了运维效率和系统稳定性,特别在处理ECS实例资源不可用等问题时表现突出。此外,它支持预防性维护,帮助识别潜在问题,减少业务中断。尽管如此,仍建议增强诊断效能、扩大云产品覆盖范围、提供自定义诊断选项、加强教育与培训资源、集成第三方工具,以进一步提升用户体验。
670 243
|
20天前
|
机器学习/深度学习 算法 数据可视化
基于深度混合架构的智能量化交易系统研究: 融合SSDA与LSTM自编码器的特征提取与决策优化方法
本文探讨了在量化交易中结合时序特征和静态特征的混合建模方法。通过整合堆叠稀疏降噪自编码器(SSDA)和基于LSTM的自编码器(LSTM-AE),构建了一个能够全面捕捉市场动态特性的交易系统。SSDA通过降噪技术提取股票数据的鲁棒表示,LSTM-AE则专注于捕捉市场的时序依赖关系。系统采用A2C算法进行强化学习,通过多维度的奖励计算机制,实现了在可接受的风险水平下最大化收益的目标。实验结果显示,该系统在不同波动特征的股票上表现出差异化的适应能力,特别是在存在明确市场趋势的情况下,决策准确性较高。
58 5
基于深度混合架构的智能量化交易系统研究: 融合SSDA与LSTM自编码器的特征提取与决策优化方法
|
5天前
|
存储 弹性计算 架构师
老板点赞!技术人如何用架构优化打赢降本增效战?
大家好,我是小米,一个喜欢分享技术的小架构师。通过亲身经历,我将介绍如何通过架构优化帮助公司降本增效。两年前,我加入一家初创公司,面对成本高企的问题,通过弹性伸缩、微服务化和数据治理等手段,成功降低了40%的技术成本,提升了60%的系统响应速度。希望我的经验能给你启发!关注我的微信公众号“软件求生”,获取更多技术干货。
15 5
|
1月前
|
存储 机器学习/深度学习 人工智能
【AI系统】计算图优化架构
本文介绍了推理引擎转换中的图优化模块,涵盖算子融合、布局转换、算子替换及内存优化等技术,旨在提升模型推理效率。计算图优化技术通过减少计算冗余、提高计算效率和减少内存占用,显著改善模型在资源受限设备上的运行表现。文中详细探讨了离线优化模块面临的挑战及解决方案,包括结构冗余、精度冗余、算法冗余和读写冗余的处理方法。此外,文章还介绍了ONNX Runtime的图优化机制及其在实际应用中的实现,展示了如何通过图优化提高模型推理性能的具体示例。
57 4
【AI系统】计算图优化架构
|
21天前
|
机器学习/深度学习 前端开发 算法
婚恋交友系统平台 相亲交友平台系统 婚恋交友系统APP 婚恋系统源码 婚恋交友平台开发流程 婚恋交友系统架构设计 婚恋交友系统前端/后端开发 婚恋交友系统匹配推荐算法优化
婚恋交友系统平台通过线上互动帮助单身男女找到合适伴侣,提供用户注册、个人资料填写、匹配推荐、实时聊天、社区互动等功能。开发流程包括需求分析、技术选型、系统架构设计、功能实现、测试优化和上线运维。匹配推荐算法优化是核心,通过用户行为数据分析和机器学习提高匹配准确性。
67 3
|
2月前
|
监控
SMoA: 基于稀疏混合架构的大语言模型协同优化框架
通过引入稀疏化和角色多样性,SMoA为大语言模型多代理系统的发展开辟了新的方向。
57 6
SMoA: 基于稀疏混合架构的大语言模型协同优化框架
|
2月前
|
监控 Serverless 云计算
探索Serverless架构:开发实践与优化策略
本文深入探讨了Serverless架构的核心概念、开发实践及优化策略。Serverless让开发者无需管理服务器即可运行代码,具有成本效益、高可扩展性和提升开发效率等优势。文章还详细介绍了函数设计、安全性、监控及性能和成本优化的最佳实践。
|
2月前
|
弹性计算 运维 开发者
后端架构优化:微服务与容器化的协同进化
在现代软件开发中,后端架构的优化是提高系统性能和可维护性的关键。本文探讨了微服务架构与容器化技术如何相辅相成,共同推动后端系统的高效运行。通过分析两者的优势和挑战,我们提出了一系列最佳实践策略,旨在帮助开发者构建更加灵活、可扩展的后端服务。
|
2月前
|
消息中间件 运维 Cloud Native
云原生架构下的微服务优化策略####
本文深入探讨了云原生环境下微服务架构的优化路径,针对服务拆分、通信效率、资源管理及自动化运维等核心环节提出了具体的优化策略。通过案例分析与最佳实践分享,旨在为开发者提供一套系统性的解决方案,以应对日益复杂的业务需求和快速变化的技术挑战,助力企业在云端实现更高效、更稳定的服务部署与运营。 ####

热门文章

最新文章