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线网络优化是通过对现已运行的网络进行话务数据分析、现场测试数据采集、参数分析、硬件检查等手段,找出影响网络质量的原因,并且通过参数的修改、网络结构的调整、设备配置的调整和采取某些技术手段(采用MRP的规划办法等),确保系统高质量的运行,使现有网络资源获得最佳效益,以最经济的投入获得最大的收益。 二 GSM无线网络优化的常规方法 网络优化的方法很多,在网络优化的初期,常通过对OMC-R数据的分析和路测的结果,制定网络调整的方案。在采用图1的流程经过几个循环后,网络质量有了大幅度的提高。但仅采用上述方法较难发现和解决问题,这时通常会结合用户投诉和CQT测试办法来发现问题,结合信令跟踪分析法、话务统计分析法及路测分析法,分析查找问题的根源。在实际优化中,尤其以分析OMC-R话务统计报告,并辅以七号信令仪表进行A接口或Abis接口跟踪分析,作为网络优化最常用的手段。网络优化最重要的一步是如何发现问题,下面就是几种常用的方法: 1.话务统计分析法:OMC话务统计是了解网络性能指标的一个重要途径,它反映了无线网络的实际运行状态。它是我们大多数网络优化基础数据的主要根据。通过对采集到的参数分类处理,形成便于分析网络质量的报告。通过话务统计报告中的各项指标(呼叫成功率、掉话率、切换成功率、每时隙话务量、无线信道可用率、话音信道阻塞率和信令信道的可用率、掉话率及阻塞率等),可以了解到无线基站的话务分布及变化情况,从而发现异常,并结合其它手段,可分析出网络逻辑或物理参数设置的不合理、网络结构的不合理、话务量不均、频率干扰及硬件故障等问题。同时还可以针对不同地区,制定统一的参数模板,以便更快地发现问题,并且通过调整特定小区或整个网络的参数等措施,使系统各小区的各项指标得到提高,从而提高全网的系统指标。 2.DT (驱车测试):在汽车以一定速度行驶的过程中,借助测试仪表、测试手机,对车内信号强度是否满足正常通话要求,是否存在拥塞、干扰、掉话等现象进行测试。通常在DT中根据需要设定每次呼叫的时长,分为长呼(时长不限,直到掉话为止)和短呼(一般取60秒左右,根据平均用户呼叫时长定)两种(可视情况调节时长),为保证测试的真实性,一般车速不应超过40公里/小时。路测分析法主要是分析空中接口的数据及测量覆盖,通过DT测试,可以了解:基站分布、覆盖情况,是否存在盲区;切换关系、切换次数、切换电平是否正常;下行链路是否有同频、邻频干扰;是否有小岛效应;扇区是否错位;天线下倾角、方位角及天线高度是否合理;分析呼叫接通情况,找出呼叫不通及掉话的原因,为制定网络优化方案和实施网络优化提供依据。 3.CQT (呼叫质量测试或定点网络质量测试):在服务区中选取多个测试点,进行一定数量的拨打呼叫,以用户的角度反映网络质量。测试点一般选择在通信比较集中的场合,如酒店、机场、车站、重要部门、写字楼、集会场所等。它是DT测试的重要补充手段。通常还可完成DT所无法测试的深度室内覆盖及高楼等无线信号较复杂地区的测试,是场强测试方法的一种简单形式。 4.用户投诉:通过用户投诉了解网络质量。尤其在网络优化进行到一定阶段时,通过路测或数据分析已较难发现网络中的个别问题,此时通过可能无处不在的用户通话所发现的问题,使我们进一步了解网络服务状况。结合场强测试或简单的CQT测试,我们就可以发现问题的根源。该方法具有发现问题及时,针对性强等特点。 5.信令分析法:信令分析主要是对有疑问的站点的A接口、Abis接口的数据进行跟踪分析。通过对A接口采集数据分析,可以发现切换局数据不全(遗漏切换关系)、信令负荷、硬件故障(找出有问题的中继或时隙)及话务量不均(部分数据定义错误、链路不畅等原因)等问题。通过对Abis接口数据进行收集分析,主要是对测量仪表记录的LAY3信令进行分析,同时根据信号质量分布图、频率干扰检测图、接收电平分布图,结合对信令信道或话音信道占用时长等的分析,可以找出上、下行链路路径损耗过大的问题,还可以发现小区覆盖情况、一些无线干扰及隐性硬件故障等问题。 6.自动路测系统分析:采用安装于移动车辆上的自动路测终端,可以全程监测道路覆盖及通信质量。由于该终端能够将大量的信令消息和测量报告自动传回监控中心,可以及时发现问题,并对出现问题的地点进行分析,具有很强的时效性。所采用的方法同5。 在实际工作中,这几种方法都是相辅相成、互为印证的关系。GSM无线网络优化就是利用上述几种方法,围绕接通率、掉话率、拥塞率、话音质量和切换成功率及超闲小区、最坏小区等指标,通过性能统计测试→数据分析→制定实施优化方案→系统调整→重新制定优化目标→性能统计测试的螺旋式循环上升,达到网络质量明显改善的目的。 三 现阶段GSM无线网络优化方法 随着网络优化的深入进行,现阶段GSM无线网络优化的目标已越来越关注于用户对网络的满意程度,力争使网络更加稳定和通畅,使网络的系统指标进一步提高,网络质量进一步完善。 网络优化的工作流程具体包括五个方面:系统性能收集、数据分析及处理、制定网络优化方案、系统调整、重新制定网络优化目标。在网络优化时首先要通过OMC-R采集系统信息,还可通过用户申告、日常CQT测试和DT测试等信息完善问题的采集,了解用户对网络的意见及当前网络存在的缺陷,并对网络进行测试,收集网络运行的数据;然后对收集的数据进行分析及处理,找出问题发生的根源;根据数据分析处理的结果制定网络优化方案,并对网络进行系统调整。调整后再对系统进行信息收集,确定新的优化目标,周而复始直到问题解决,使网络进一步完善。 通过前述的几种系统性收集的方法,一般均能发现问题的表象及大部分问题产生的原因。 数据分析与处理是指对系统收集的信息进行全面的分析与处理,主要对电测结果结合小区设计数据库资料,包括基站设计资料、天线资料、频率规划表等。通过对数据的分析,可以发现网络中存在的影响运行质量的问题。如频率干扰、软硬件故障、天线方向角和俯仰角存在问题、小区参数设置不合理、无线覆盖不好、环境干扰、系统忙等。数据分析与处理的结果直接影响到网络运行的质量和下一步将采取的措施,因此是非常重要的一步。当然可以看出,它与第一步相辅相成,难以严格区分界限。 制定网络优化方案是根据分析结果提出改善网络运行质量的具体实施方案。 系统调整即实施网络优化,其基本内容包括设备的硬件调整(如天线的方位、俯仰调整,旁路合路器等)、小区参数调整、相邻小区切换参数调整、频率规划调整、话务量调整、天馈线参数调整、覆盖调整等或采用某些技术手段(更先进的功率控制算法、跳频技术、天线分集、更换电调或特型天线、新增微蜂窝、采用双层网结构、增加塔放等)。 测试网络调整后的结果。主要包括场强覆盖测试、干扰测试、呼叫测试和话务统计。 根据测试结果,重新制定网络优化目标。在网络运行质量已处于稳定、良好的阶段,需进一步提高指标,改善网络质量的深层次优化中出现的问题(用户投诉的处理,解决局部地区话音质量差的问题,具体事件的优化等等)或因新一轮建设所引发的问题。 四 网络优化常见问题及优化方案 建立在用户感知度上的网络优化面对的必然是对用户投诉问题的处理,一般有如下几种情况: 1.电话不通的现象 信令建立过程 在手机收到经PCH(寻呼信道)发出的pagingrequest(寻呼请求)消息后,因SDCCH拥塞无法将pagingresponse(寻呼响应)消息发回而导致的呼损。 对策:可通过调整SDCCH与TCH的比例,增加载频,调整BCC(基站色码)等措施减少SDCCH的拥塞。 因手机退出服务造成不能分配占用SDCCH而导致的呼损。 对策:对于盲区造成的脱网现象,可通过增加基站功率,增加天线高度来增加基站覆盖;对于BCCH频点受干扰造成的脱网现象,可通过改频、调整网络参数、天线下倾角等参数来排除干扰。 鉴权过程 因MSC与HLR、BSC间的信令问题,或MSC、HLR、BSC、手机在处理时失败等原因造成鉴权失败而导致的呼损。 对策:由于在呼叫过程中鉴权并非必须的环节,且从安全角度考虑也不需要每次呼叫都鉴权,因此可以将经过多少次呼叫后鉴权一次的参数调大。 加密过程 因MSC、BSC或手机在加密处理时失败导致呼损。 对策:目前对呼叫一般不做加密处理。 从手机占上SDCCH后进而分配TCH前 因无线原因(如RadioLinkFailure、硬件故障)使SDCCH掉话而导致的呼损。 对策:通过路测场强分析和实际拨打分析,对于无线原因造成的如信号差、存在干扰等问题,采取相应的措施解决;对于硬件故障,采用更换相应的单元模块来解决。 话音信道分配过程 因无线分配TCH失败(如TCH拥塞,或手机已被MSC分配至某一TCH上,因某种原因占不上TCH而导致链路中断等原因)而导致的呼损。 对策:对于TCH拥塞问题,可采用均衡话务量,调整相关小区服务范围的参数,启用定向重试功能等措施减少TCH的拥塞;对于占不上TCH的情况,一般是硬件故障,可通过拨打测试或分析话务统计中的CALLHOLDINGTIME参数进行故障定位,如某载频CALLHOLDINGTIME值小于10秒,则可断定此载频有故障。另外严重的同频干扰(如其它基站的BCCH与TCH同频)也会造成占不上TCH信道,可通过改频等措施解决。 2.电话难打现象 一般现象是较难占线、占线后很容易掉线等。这种情况首先应排除是否是TCH溢出的原因,如果TCH信道不足,则应增加信道板或通过增加微蜂窝或小区裂变的形式来解决。 排除以上原因后,一般可以考虑是否是有较强的干扰存在。可以是相邻小区的同邻频干扰或其它无线信号干扰源,或是基站本身的时钟同步不稳。这种问题较为隐蔽,需通过仔细分析层三信令和周围基站信息才能得出结论。 3. 掉话现象 掉话的原因几乎涉及网络优化的所有方面内容,尤其是在路测时发生的掉话,需要仔细分析。在路测时,需要对发生掉话的地段做电平和切换参数等诸多方面的分析。如果电平足够,多半是因为切换参数有问题或切入的小区无空闲信道。对话务较忙小区,可以让周围小区分担部分话务量。采用在保证不存在盲区的情况下,调整相关小区服务范围的参数,包括基站发射功率、天线参数(天线高度、方位角、俯仰角)、小区重选参数、切换参数及小区优先级设置的调整,以达到缩小拥塞小区的范围,并扩大周围一些相对较为空闲小区的服务范围。通过启用DirectedRetry(定向重试)功能,缓解小区的拥塞状况。上述措施仍不能满足要求的话,可通过实施紧急扩容载频的方法来解决。 对大多采用空分天线远郊或近郊的基站,如果主、分集天线俯仰角不一致,也极易造成掉话。如果参数设置无误,则可能是有些点信号质量较差。对这些信号质量较差而引起的掉话,应通过硬件调整的方式增加主用频点来解决。 4. 局部区域话音质量较差 在日常DT测试中,经常发现有很多微小的区域内,话音质量相当差、干扰大,信号弱或不稳定以及频繁切换和不断接入。这些地方往往是很多小区的交叠区、高山或湖面附近、许多高楼之间等。同样这种情况对全网的指标影响不明显,小区的话务统计报告也反映不出。这种现象一方面是由于频带资源有限,基站分布相对集中,频点复用度高,覆盖要求严格,必然不可避免的会产生局部的频率干扰。另一方面是由于在高层建筑林立的市区,手机接收的信号往往是基站发射信号经由不同的反射路径、散射路径、绕射路径的叠加,叠加的结果必然造成无线信号传播中的各种衰落及阴影效应,称之为多径干扰。此外,无线网络参数设置不合理也会造成上述现象。 在测试中RXQUAL的值反映了话音质量的好坏,信号质量实际是指信号误码率, RXQUAL=3(误码率:0.8%至1.6%),RXQUAL=4(误码率:1.6%至3.2%),当网络采用跳频技术时,由于跳频增益的原因,RXQUAL=3时,通话质量尚可,当RXQUAL≥6时,基本无法通话。 根据上述情况,通过对这些小区进行细致的场强覆盖测试和干扰测试,对场强覆盖测试数据进行分析,统计出RXLEV/RXQUAL之间对照表,如果某个小区域RXQUAL为6和7的采样统计数高而RXLEV大于-85dBm的采样数较高,一般可以认为该区域存在干扰。并在Neighbor-List中可分析出同频、邻频干扰频点。 5.多径干扰 如果直达路径信号(主信号)的接收电平与反射、散射等信号的接收电平差小于15dB,而且反射、散射等信号比主信号的时延超过4~5个GSM比特周期(1个比特周期=3.69μs),则可判断此区域存在较强的多径干扰。 多径干扰造成的衰落与频点及所在位置有关。多径衰落可通过均衡器采用的纠错算法得以改善,但这种算法只在信号衰落时间小于纠错码字在交织中分布占用的时间时有效。 采用跳频技术可以抑制多径干扰,因为跳频技术具有频率分集和干扰分集的特性。频率分集可以避免慢速移动的接收设备长时间处于阴影效应区,改善接收质量;而且可以充分利用均衡器的优点。干扰分集使所有的移动及基站接收设备所受干扰等级平均化。使产生干扰的几率大为减小,从而降低干扰程度。 采用天线分集和智能天线阵,对信号的选择性增强,也能降低多径干扰。 适当调整天线方位角,也可减小多径干扰。 若无线网络参数设置不合理,也会影响通话质量。如在DT测试中常常发现切换前话音质量较差,即RXQUAL较大(如5、6、7),而切换后,话音质量变得很好,RXQUAL很小(如0、1),而反方向行驶通过此区域时话音质量可能很好(RXQUAL为0、1),因为占用的服务小区不同。对于这种情况,是由于基于话音质量切换的门限值设置不合理。减小RXQUAL的切换门限值,如原先从RXQUAL≥4时才切换,改为RXQUAL≥3时就切换,可以提高许多区域的通话质量。因此,根据测试情况,找出最佳的切换地点,设置最佳切换参数,通过调整切换门限参数控制切换次数,通过修改相邻小区的切换关系提高通话质量。总之,根据场强测试可以优化系统参数。 值得一提的是,由于竞争的激烈及各运营商的越来越深化的要求,某些地方的运营商为完成任务,达到所谓的优化指标,随意调整放大一些对网络统计指标有贡献的参数,使网络看起来“质量很高”。然而,用户感觉到的仍是网络质量不好,从而招致更多用户的不满,这是不符合网络优化的宗旨的。 总之,网络优化是一项长期、艰巨的任务,进行网络优化的方法很多,有待于进一步探讨和完善。好在现在国内两大运营商都已充分认识到了这一点,网络质量也得到了迅速的提高,同时网络的经济效益也得到了充分发挥,既符合用户的利益又满足了运营商的要求,毫无疑问将是持续的双赢局面。 答案来源于网络
养狐狸的猫 2019-12-02 02:18:17 0 浏览量 回答数 0

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在开始谈我对架构本质的理解之前,先谈谈对今天技术沙龙主题的个人见解,千万级规模的网站感觉数量级是非常大的,对这个数量级我们战略上 要重 视 它 , 战术上又 要 藐 视 它。先举个例子感受一下千万级到底是什么数量级?现在很流行的优步(Uber),从媒体公布的信息看,它每天接单量平均在百万左右, 假如每天有10个小时的服务时间,平均QPS只有30左右。对于一个后台服务器,单机的平均QPS可以到达800-1000,单独看写的业务量很简单 。为什么我们又不能说轻视它?第一,我们看它的数据存储,每天一百万的话,一年数据量的规模是多少?其次,刚才说的订单量,每一个订单要推送给附近的司机、司机要并发抢单,后面业务场景的访问量往往是前者的上百倍,轻松就超过上亿级别了。 今天我想从架构的本质谈起之后,希望大家理解在做一些建构设计的时候,它的出发点以及它解决的问题是什么。 架构,刚开始的解释是我从知乎上看到的。什么是架构?有人讲, 说架构并不是一 个很 悬 乎的 东西 , 实际 上就是一个架子 , 放一些 业务 和算法,跟我们的生活中的晾衣架很像。更抽象一点,说架构其 实 是 对 我 们 重复性业务 的抽象和我 们 未来 业务 拓展的前瞻,强调过去的经验和你对整个行业的预见。 我们要想做一个架构的话需要哪些能力?我觉得最重要的是架构师一个最重要的能力就是你要有 战 略分解能力。这个怎么来看呢: 第一,你必须要有抽象的能力,抽象的能力最基本就是去重,去重在整个架构中体现在方方面面,从定义一个函数,到定义一个类,到提供的一个服务,以及模板,背后都是要去重提高可复用率。 第二, 分类能力。做软件需要做对象的解耦,要定义对象的属性和方法,做分布式系统的时候要做服务的拆分和模块化,要定义服务的接口和规范。 第三, 算法(性能),它的价值体现在提升系统的性能,所有性能的提升,最终都会落到CPU,内存,IO和网络这4大块上。 这一页PPT举了一些例子来更深入的理解常见技术背后的架构理念。 第一个例子,在分布式系统我们会做 MySQL分 库 分表,我们要从不同的库和表中读取数据,这样的抽象最直观就是使用模板,因为绝大多数SQL语义是相同的,除了路由到哪个库哪个表,如果不使用Proxy中间件,模板就是性价比最高的方法。 第二看一下加速网络的CDN,它是做速度方面的性能提升,刚才我们也提到从CPU、内存、IO、网络四个方面来考虑,CDN本质上一个是做网络智能调度优化,另一个是多级缓存优化。 第三个看一下服务化,刚才已经提到了,各个大网站转型过程中一定会做服务化,其实它就是做抽象和做服务的拆分。第四个看一下消息队列,本质上还是做分类,只不过不是两个边际清晰的类,而是把两个边际不清晰的子系统通过队列解构并且异步化。新浪微博整体架构是什么样的 接下我们看一下微博整体架构,到一定量级的系统整个架构都会变成三层,客户端包括WEB、安卓和IOS,这里就不说了。接着还都会有一个接口层, 有三个主要作用: 第一个作用,要做 安全隔离,因为前端节点都是直接和用户交互,需要防范各种恶意攻击; 第二个还充当着一个 流量控制的作用,大家知道,在2014年春节的时候,微信红包,每分钟8亿多次的请求,其实真正到它后台的请求量,只有十万左右的数量级(这里的数据可能不准),剩余的流量在接口层就被挡住了; 第三,我们看对 PC 端和移 动 端的需求不一样的,所以我们可以进行拆分。接口层之后是后台,可以看到微博后台有三大块: 一个是 平台服 务, 第二, 搜索, 第三, 大数据。到了后台的各种服务其实都是处理的数据。 像平台的业务部门,做的就是 数据存储和读 取,对搜索来说做的是 数据的 检 索,对大数据来说是做的数据的 挖掘。微博其实和淘宝是很类似 微博其实和淘宝是很类似的。一般来说,第一代架构,基本上能支撑到用户到 百万 级别,到第二代架构基本能支撑到 千万 级别都没什么问题,当业务规模到 亿级别时,需要第三代的架构。 从 LAMP 的架构到面向服 务 的架构,有几个地方是非常难的,首先不可能在第一代基础上通过简单的修修补补满足用户量快速增长的,同时线上业务又不能停, 这是我们常说的 在 飞 机上 换 引擎的 问题。前两天我有一个朋友问我,说他在内部推行服务化的时候,把一个模块服务化做完了,其他部门就是不接。我建议在做服务化的时候,首先更多是偏向业务的梳理,同时要找准一个很好的切入点,既有架构和服务化上的提升,业务方也要有收益,比如提升性能或者降低维护成本同时升级过程要平滑,建议开始从原子化服务切入,比如基础的用户服务, 基础的短消息服务,基础的推送服务。 第二,就是可 以做无状 态 服 务,后面会详细讲,还有数据量大了后需要做数据Sharding,后面会将。 第三代 架构 要解决的 问题,就是用户量和业务趋于稳步增加(相对爆发期的指数级增长),更多考虑技术框架的稳定性, 提升系统整体的性能,降低成本,还有对整个系统监控的完善和升级。 大型网站的系统架构是如何演变的 我们通过通过数据看一下它的挑战,PV是在10亿级别,QPS在百万,数据量在千亿级别。我们可用性,就是SLA要求4个9,接口响应最多不能超过150毫秒,线上所有的故障必须得在5分钟内解决完。如果说5分钟没处理呢?那会影响你年终的绩效考核。2015年微博DAU已经过亿。我们系统有上百个微服务,每周会有两次的常规上线和不限次数的紧急上线。我们的挑战都一样,就是数据量,bigger and bigger,用户体验是faster and faster,业务是more and more。互联网业务更多是产品体验驱动, 技 术 在 产 品 体验上最有效的贡献 , 就是你的性能 越来越好 。 每次降低加载一个页面的时间,都可以间接的降低这个页面上用户的流失率。微博的技术挑战和正交分解法解析架构 下面看一下 第三代的 架构 图 以及 我 们 怎么用正交分解法 阐 述。 我们可以看到我们从两个维度,横轴和纵轴可以看到。 一个 维 度 是 水平的 分层 拆分,第二从垂直的维度会做拆分。水平的维度从接口层、到服务层到数据存储层。垂直怎么拆分,会用业务架构、技术架构、监控平台、服务治理等等来处理。我相信到第二代的时候很多架构已经有了业务架构和技术架构的拆分。我们看一下, 接口层有feed、用户关系、通讯接口;服务层,SOA里有基层服务、原子服务和组合服务,在微博我们只有原子服务和组合服务。原子服务不依赖于任何其他服务,组合服务由几个原子服务和自己的业务逻辑构建而成 ,资源层负责海量数据的存储(后面例子会详细讲)。技 术框架解决 独立于 业务 的海量高并发场景下的技术难题,由众多的技术组件共同构建而成 。在接口层,微博使用JERSY框架,帮助你做参数的解析,参数的验证,序列化和反序列化;资源层,主要是缓存、DB相关的各类组件,比如Cache组件和对象库组件。监 控平台和服 务 治理 , 完成系统服务的像素级监控,对分布式系统做提前诊断、预警以及治理。包含了SLA规则的制定、服务监控、服务调用链监控、流量监控、错误异常监控、线上灰度发布上线系统、线上扩容缩容调度系统等。 下面我们讲一下常见的设计原则。 第一个,首先是系统架构三个利器: 一个, 我 们 RPC 服 务组 件 (这里不讲了), 第二个,我们 消息中 间 件 。消息中间件起的作用:可以把两个模块之间的交互异步化,其次可以把不均匀请求流量输出为匀速的输出流量,所以说消息中间件 异步化 解耦 和流量削峰的利器。 第三个是配置管理,它是 代码级灰度发布以及 保障系统降级的利器。 第二个 , 无状态 , 接口 层 最重要的就是无状 态。我们在电商网站购物,在这个过程中很多情况下是有状态的,比如我浏览了哪些商品,为什么大家又常说接口层是无状态的,其实我们把状态从接口层剥离到了数据层。像用户在电商网站购物,选了几件商品,到了哪一步,接口无状态后,状态要么放在缓存中,要么放在数据库中, 其 实 它并不是没有状 态 , 只是在 这 个 过 程中我 们 要把一些有状 态 的 东 西抽离出来 到了数据层。 第三个, 数据 层 比服 务层 更需要 设计,这是一条非常重要的经验。对于服务层来说,可以拿PHP写,明天你可以拿JAVA来写,但是如果你的数据结构开始设计不合理,将来数据结构的改变会花费你数倍的代价,老的数据格式向新的数据格式迁移会让你痛不欲生,既有工作量上的,又有数据迁移跨越的时间周期,有一些甚至需要半年以上。 第四,物理结构与逻辑结构的映射,上一张图看到两个维度切成十二个区间,每个区间代表一个技术领域,这个可以看做我们的逻辑结构。另外,不论后台还是应用层的开发团队,一般都会分几个垂直的业务组加上一个基础技术架构组,这就是从物理组织架构到逻辑的技术架构的完美的映射,精细化团队分工,有利于提高沟通协作的效率 。 第五, www .sanhao.com 的访问过程,我们这个架构图里没有涉及到的,举个例子,比如当你在浏览器输入www.sanhao网址的时候,这个请求在接口层之前发生了什么?首先会查看你本机DNS以及DNS服务,查找域名对应的IP地址,然后发送HTTP请求过去。这个请求首先会到前端的VIP地址(公网服务IP地址),VIP之后还要经过负载均衡器(Nginx服务器),之后才到你的应用接口层。在接口层之前发生了这么多事,可能有用户报一个问题的时候,你通过在接口层查日志根本发现不了问题,原因就是问题可能发生在到达接口层之前了。 第六,我们说分布式系统,它最终的瓶颈会落在哪里呢?前端时间有一个网友跟我讨论的时候,说他们的系统遇到了一个瓶颈, 查遍了CPU,内存,网络,存储,都没有问题。我说你再查一遍,因为最终你不论用上千台服务器还是上万台服务器,最终系统出瓶颈的一定会落在某一台机(可能是叶子节点也可能是核心的节点),一定落在CPU、内存、存储和网络上,最后查出来问题出在一台服务器的网卡带宽上。微博多级双机房缓存架构 接下来我们看一下微博的Feed多级缓存。我们做业务的时候,经常很少做业务分析,技术大会上的分享又都偏向技术架构。其实大家更多的日常工作是需要花费更多时间在业务优化上。这张图是统计微博的信息流前几页的访问比例,像前三页占了97%,在做缓存设计的时候,我们最多只存最近的M条数据。 这里强调的就是做系统设计 要基于用 户 的 场 景 , 越细致越好 。举了一个例子,大家都会用电商,电商在双十一会做全国范围内的活动,他们做设计的时候也会考虑场景的,一个就是购物车,我曾经跟相关开发讨论过,购物车是在双十一之前用户的访问量非常大,就是不停地往里加商品。在真正到双十一那天他不会往购物车加东西了,但是他会频繁的浏览购物车。针对这个场景,活动之前重点设计优化购物车的写场景, 活动开始后优化购物车的读场景。 你看到的微博是由哪些部分聚合而成的呢?最右边的是Feed,就是微博所有关注的人,他们的微博所组成的。微博我们会按照时间顺序把所有关注人的顺序做一个排序。随着业务的发展,除了跟时间序相关的微博还有非时间序的微博,就是会有广告的要求,增加一些广告,还有粉丝头条,就是拿钱买的,热门微博,都会插在其中。分发控制,就是说和一些推荐相关的,我推荐一些相关的好友的微博,我推荐一些你可能没有读过的微博,我推荐一些其他类型的微博。 当然对非时序的微博和分发控制微博,实际会起多个并行的程序来读取,最后同步做统一的聚合。这里稍微分享一下, 从SNS社交领域来看,国内现在做的比较好的三个信息流: 微博 是 基于弱关系的媒体信息流 ; 朋友圈是基于 强 关系的信息流 ; 另外一个做的比 较 好的就是今日 头 条 , 它并不是基于关系来构建信息流 , 而是基于 兴趣和相关性的个性化推荐 信息流 。 信息流的聚合,体现在很多很多的产品之中,除了SNS,电商里也有信息流的聚合的影子。比如搜索一个商品后出来的列表页,它的信息流基本由几部分组成:第一,打广告的;第二个,做一些推荐,热门的商品,其次,才是关键字相关的搜索结果。 信息流 开始的时候 很 简单 , 但是到后期会 发现 , 你的 这 个流 如何做控制分发 , 非常复杂, 微博在最近一两年一直在做 这样 的工作。刚才我们是从业务上分析,那么技术上怎么解决高并发,高性能的问题?微博访问量很大的时候,底层存储是用MySQL数据库,当然也会有其他的。对于查询请求量大的时候,大家知道一定有缓存,可以复用可重用的计算结果。可以看到,发一条微博,我有很多粉丝,他们都会来看我发的内容,所以 微博是最适合使用 缓 存 的系统,微博的读写比例基本在几十比一。微博使用了 双 层缓 存,上面是L1,每个L1上都是一组(包含4-6台机器),左边的框相当于一个机房,右边又是一个机房。在这个系统中L1缓存所起的作用是什么? 首先,L1 缓 存增加整个系 统 的 QPS, 其次 以低成本灵活扩容的方式 增加 系统 的 带宽 。想象一个极端场景,只有一篇博文,但是它的访问量无限增长,其实我们不需要影响L2缓存,因为它的内容存储的量小,但它就是访问量大。这种场景下,你就需要使用L1来扩容提升QPS和带宽瓶颈。另外一个场景,就是L2级缓存发生作用,比如我有一千万个用户,去访问的是一百万个用户的微博 ,这个时候,他不只是说你的吞吐量和访问带宽,就是你要缓存的博文的内容也很多了,这个时候你要考虑缓存的容量, 第二 级缓 存更多的是从容量上来 规划,保证请求以较小的比例 穿透到 后端的 数据 库 中 ,根据你的用户模型你可以估出来,到底有百分之多少的请求不能穿透到DB, 评估这个容量之后,才能更好的评估DB需要多少库,需要承担多大的访问的压力。另外,我们看双机房的话,左边一个,右边一个。 两个机房是互 为 主 备 , 或者互 为热备 。如果两个用户在不同地域,他们访问两个不同机房的时候,假设用户从IDC1过来,因为就近原理,他会访问L1,没有的话才会跑到Master,当在IDC1没找到的时候才会跑到IDC2来找。同时有用户从IDC2访问,也会有请求从L1和Master返回或者到IDC1去查找。 IDC1 和 IDC2 ,两个机房都有全量的用户数据,同时在线提供服务,但是缓存查询又遵循最近访问原理。还有哪些多级缓存的例子呢?CDN是典型的多级缓存。CDN在国内各个地区做了很多节点,比如在杭州市部署一个节点时,在机房里肯定不止一台机器,那么对于一个地区来说,只有几台服务器到源站回源,其他节点都到这几台服务器回源即可,这么看CDN至少也有两级。Local Cache+ 分布式 缓 存,这也是常见的一种策略。有一种场景,分布式缓存并不适用, 比如 单 点 资 源 的爆发性峰值流量,这个时候使用Local Cache + 分布式缓存,Local Cache 在 应用 服 务 器 上用很小的 内存资源 挡住少量的 极端峰值流量,长尾的流量仍然访问分布式缓存,这样的Hybrid缓存架构通过复用众多的应用服务器节点,降低了系统的整体成本。 我们来看一下 Feed 的存 储 架构,微博的博文主要存在MySQL中。首先来看内容表,这个比较简单,每条内容一个索引,每天建一张表,其次看索引表,一共建了两级索引。首先想象一下用户场景,大部分用户刷微博的时候,看的是他关注所有人的微博,然后按时间来排序。仔细分析发现在这个场景下, 跟一个用户的自己的相关性很小了。所以在一级索引的时候会先根据关注的用户,取他们的前条微博ID,然后聚合排序。我们在做哈希(分库分表)的时候,同时考虑了按照UID哈希和按照时间维度。很业务和时间相关性很高的,今天的热点新闻,明天就没热度了,数据的冷热非常明显,这种场景就需要按照时间维度做分表,首先冷热数据做了分离(可以对冷热数据采用不同的存储方案来降低成本),其次, 很容止控制我数据库表的爆炸。像微博如果只按照用户维度区分,那么这个用户所有数据都在一张表里,这张表就是无限增长的,时间长了查询会越来越慢。二级索引,是我们里面一个比较特殊的场景,就是我要快速找到这个人所要发布的某一时段的微博时,通过二级索引快速定位。 分布式服务追踪系统 分布式追踪服务系统,当系统到千万级以后的时候,越来越庞杂,所解决的问题更偏向稳定性,性能和监控。刚才说用户只要有一个请求过来,你可以依赖你的服务RPC1、RPC2,你会发现RPC2又依赖RPC3、RPC4。分布式服务的时候一个痛点,就是说一个请求从用户过来之后,在后台不同的机器之间不停的调用并返回。 当你发现一个问题的时候,这些日志落在不同的机器上,你也不知道问题到底出在哪儿,各个服务之间互相隔离,互相之间没有建立关联。所以导致排查问题基本没有任何手段,就是出了问题没法儿解决。 我们要解决的问题,我们刚才说日志互相隔离,我们就要把它建立联系。建立联系我们就有一个请求ID,然后结合RPC框架, 服务治理功能。假设请求从客户端过来,其中包含一个ID 101,到服务A时仍然带有ID 101,然后调用RPC1的时候也会标识这是101 ,所以需要 一个唯一的 请求 ID 标识 递归迭代的传递到每一个 相关 节点。第二个,你做的时候,你不能说每个地方都加,对业务系统来说需要一个框架来完成这个工作, 这 个框架要 对业务 系 统 是最低侵入原 则 , 用 JAVA 的 话 就可以用 AOP,要做到零侵入的原则,就是对所有相关的中间件打点,从接口层组件(HTTP Client、HTTP Server)至到服务层组件(RPC Client、RPC Server),还有数据访问中间件的,这样业务系统只需要少量的配置信息就可以实现全链路监控 。为什么要用日志?服务化以后,每个服务可以用不同的开发语言, 考虑多种开发语言的兼容性 , 内部定 义标 准化的日志 是唯一且有效的办法。最后,如何构建基于GPS导航的路况监控?我们刚才讲分布式服务追踪。分布式服务追踪能解决的问题, 如果 单一用 户发现问题 后 , 可以通 过请 求 ID 快速找到 发 生 问题 的 节 点在什么,但是并没有解决如何发现问题。我们看现实中比较容易理解的道路监控,每辆车有GPS定位,我想看北京哪儿拥堵的时候,怎么做? 第一个 , 你肯定要知道每个 车 在什么位置,它走到哪儿了。其实可以说每个车上只要有一个标识,加上每一次流动的信息,就可以看到每个车流的位置和方向。 其次如何做 监 控和 报 警,我们怎么能了解道路的流量状况和负载,并及时报警。我们要定义这条街道多宽多高,单位时间可以通行多少辆车,这就是道路的容量。有了道路容量,再有道路的实时流量,我们就可以基于实习路况做预警? 对应于 分布式系 统 的话如何构建? 第一 , 你要 定义 每个服 务节 点它的 SLA A 是多少 ?SLA可以从系统的CPU占用率、内存占用率、磁盘占用率、QPS请求数等来定义,相当于定义系统的容量。 第二个 , 统计 线 上 动态 的流量,你要知道服务的平均QPS、最低QPS和最大QPS,有了流量和容量,就可以对系统做全面的监控和报警。 刚才讲的是理论,实际情况肯定比这个复杂。微博在春节的时候做许多活动,必须保障系统稳定,理论上你只要定义容量和流量就可以。但实际远远不行,为什么?有技术的因素,有人为的因素,因为不同的开发定义的流量和容量指标有主观性,很难全局量化标准,所以真正流量来了以后,你预先评估的系统瓶颈往往不正确。实际中我们在春节前主要采取了三个措施:第一,最简单的就是有降 级 的 预 案,流量超过系统容量后,先把哪些功能砍掉,需要有明确的优先级 。第二个, 线上全链路压测,就是把现在的流量放大到我们平常流量的五倍甚至十倍(比如下线一半的服务器,缩容而不是扩容),看看系统瓶颈最先发生在哪里。我们之前有一些例子,推测系统数据库会先出现瓶颈,但是实测发现是前端的程序先遇到瓶颈。第三,搭建在线 Docker 集群 , 所有业务共享备用的 Docker集群资源,这样可以极大的避免每个业务都预留资源,但是实际上流量没有增长造成的浪费。 总结 接下来说的是如何不停的学习和提升,这里以Java语言为例,首先, 一定要 理解 JAVA;第二步,JAVA完了以后,一定要 理 解 JVM;其次,还要 理解 操作系统;再次还是要了解一下 Design Pattern,这将告诉你怎么把过去的经验抽象沉淀供将来借鉴;还要学习 TCP/IP、 分布式系 统、数据结构和算法。
hiekay 2019-12-02 01:39:25 0 浏览量 回答数 0

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