1、一臺服務器
一臺別人捐助的服務器,LJ最初就跑在上面,就像Google開始時候用的破服務器一樣,值得我們尊敬。這個階段,LJ的人以驚人的速度熟悉的Unix的操作管理,服務器性能出現過問題,不過還好,可以通過一些小修小改應付過去。在這個階段里LJ把CGI升級到了FastCGI。
最終問題出現了,網站越來越慢,已經無法通過優過化來解決的地步,需要更多的服務器,這時LJ開始提供付費服務,可能是想通過這些錢來購買新的服務器,以解決當時的困境。
毫無疑問,當時LJ存在巨大的單點問題,所有的東西都在那臺服務器的鐵皮盒子里裝著。

2、兩臺服務器
用付費服務賺來的錢LJ買了兩臺服務器:一臺叫做Kenny的Dell 6U機器用于提供Web服務,一臺叫做Cartman的Dell 6U服務器用于提供數據庫服務。

LJ有了更大的磁盤,更多的計算資源。但同時網絡結構還是非常簡單,每臺機器兩塊網卡,Cartman通過內網為Kenny提供MySQL數據庫服務。
暫時解決了負載的問題,新的問題又出現了:
- 原來的一個單點變成了兩個單點。
- 沒有冷備份或熱備份。
- 網站速度慢的問題又開始出現了,沒辦法,增長太快了。
- Web服務器上CPU達到上限,需要更多的Web服務器。
3、四臺服務器
又買了兩臺,Kyle和Stan,這次都是1U的,都用于提供Web服務。目前LJ一共有3臺Web服務器和一臺數據庫服務器。這時需要在3臺Web服務器上進行負載均橫。

LJ把Kenny用于外部的網關,使用mod_backhand進行負載均橫。
然后問題又出現了:
- 單點故障。數據庫和用于做網關的Web服務器都是單點,一旦任何一臺機器出現問題將導致所有服務不可用。雖然用于做網關的Web服務器可以通過保持心跳同步迅速切換,但還是無法解決數據庫的單點,LJ當時也沒做這個。
- 網站又變慢了,這次是因為IO和數據庫的問題,問題是怎么往應用里面添加數據庫呢?
4、五臺服務器
又買了一臺數據庫服務器。在兩臺數據庫服務器上使用了數據庫同步(Mysql支持的Master-Slave模式),寫操作全部針對主數據庫(通過Binlog,主服務器上的寫操作可以迅速同步到從服務器上),讀操作在兩個數據庫上同時進行(也算是負載均橫的一種吧)。

實現同步時要注意幾個事項:
- 讀操作數據庫選擇算法處理,要選一個當前負載輕一點的數據庫。
- 在從數據庫服務器上只能進行讀操作
- 準備好應對同步過程中的延遲,處理不好可能會導致數據庫同步的中斷。只需要對寫操作進行判斷即可,讀操作不存在同步問題。
5、更多服務器
有錢了,當然要多買些服務器。部署后快了沒多久,又開始慢了。這次有更多的Web服務器,更多的數據庫服務器,存在 IO與CPU爭用。于是采用了BIG-IP作為負載均衡解決方案。

6、現在我們在哪里:

現在服務器基本上夠了,但性能還是有問題,原因出在架構上。
數據庫的架構是最大的問題。由于增加的數據庫都是以Slave模式添加到應用內,這樣唯一的好處就是將讀操作分布到了多臺機器,但這樣帶來的后果就是寫操作被大量分發,每臺機器都要執行,服務器越多,浪費就越大,隨著寫操作的增加,用于服務讀操作的資源越來越少。

由一臺分布到兩臺

最終效果
現在我們發現,我們并不需要把這些數據在如此多的服務器上都保留一份。服務器上已經做了RAID,數據庫也進行了備份,這么多的備份完全是對資源的浪費,屬于冗余極端過度。那為什么不把數據分布存儲呢?
問題發現了,開始考慮如何解決。現在要做的就是把不同用戶的數據分布到不同的服務器上進行存儲,以實現數據的分布式存儲,讓每臺機器只為相對固定的用戶服務,以實現平行的架構和良好的可擴展性。
為了實現用戶分組,我們需要為每一個用戶分配一個組標記,用于標記此用戶的數據存放在哪一組數據庫服務器中。每組數據庫由一個master及幾個slave組成,并且slave的數量在2-3臺,以實現系統資源的最合理分配,既保證數據讀操作分布,又避免數據過度冗余以及同步操作對系統資源的過度消耗。

由一臺(一組)中心服務器提供用戶分組控制。所有用戶的分組信息都存儲在這臺機器上,所有針對用戶的操作需要先查詢這臺機器得到用戶的組號,然后再到相應的數據庫組中獲取數據。
這樣的用戶架構與目前LJ的架構已經很相像了。
在具體的實現時需要注意幾個問題:
- 在數據庫組內不要使用自增ID,以便于以后在數據庫組之間遷移用戶,以實現更合理的I/O,磁盤空間及負載分布。
- 將userid,postid存儲在全局服務器上,可以使用自增,數據庫組中的相應值必須以全局服務器上的值為準。全局服務器上使用事務型數據庫InnoDB。
- 在數據庫組之間遷移用戶時要萬分小心,當遷移時用戶不能有寫操作。
7、現在我們在哪里

問題:
- 一個全局主服務器,掛掉的話所有用戶注冊及寫操作就掛掉。
- 每個數據庫組一個主服務器,掛掉的話這組用戶的寫操作就掛掉。
- 數據庫組從服務器掛掉的話會導致其它服務器負載過大。
對于Master-Slave模式的單點問題,LJ采取了Master-Master模式來解決。所謂Master-Master實際上是人工實現的,并不是由MySQL直接提供的,實際上也就是兩臺機器同時是Master,也同時是Slave,互相同步。
Master-Master實現時需要注意:
- 一個Master出錯后恢復同步,最好由服務器自動完成。
- 數字分配,由于同時在兩臺機器上寫,有些ID可能會沖突。
解決方案:
- 奇偶數分配ID,一臺機器上寫奇數,一臺機器上寫偶數
- 通過全局服務器進行分配(LJ采用的做法)。
Master-Master模式還有一種用法,這種方法與前一種相比,仍然保持兩臺機器的同步,但只有一臺機器提供服務(讀和寫),在每天晚上的時候進行輪換,或者出現問題的時候進行切換。
8、現在我們在哪里

現在插播一條廣告,MyISAM VS InnoDB。
使用InnoDB:
- 支持事務
- 需要做更多的配置,不過值得,可以更安全的存儲數據,以及得到更快的速度。
使用MyISAM:
- 記錄日志(LJ用它來記網絡訪問日志)
- 存儲只讀靜態數據,足夠快。
- 并發性很差,無法同時讀寫數據(添加數據可以)
- MySQL非正常關閉或死機時會導致索引錯誤,需要使用myisamchk修復,而且當訪問量大時出現非常頻繁。
9、緩存
去年我寫過一篇文章介紹memcached,它就是由LJ的團隊開發的一款緩存工具,以key-value的方式將數據存儲到分布的內存中。LJ緩存的數據:
- 12臺獨立服務器(不是捐贈的)
- 28個實例
- 30GB總容量
- 90-93%的命中率(用過squid的人可能知道,squid內存加磁盤的命中率大概在70-80%)
如何建立緩存策略?
想緩存所有的東西?那是不可能的,我們只需要緩存已經或者可能導致系統瓶頸的地方,最大程度的提交系統運行效率。通過對MySQL的日志的分析我們可以找到緩存的對象。
緩存的缺點?
- 沒有完美的事物,緩存也有缺點:
- 增大開發量,需要針對緩存處理編寫特殊的代碼。
- 管理難度增加,需要更多人參與系統維護。
- 當然大內存也需要錢。
10、Web訪問負載均衡
在數據包級別使用BIG-IP,但BIG-IP并不知道我們內部的處理機制,無法判斷由哪臺服務器對這些請求進行處理。反向代理并不能很好的起到作用,不是已經夠快了,就是達不到我們想要的效果。
所以,LJ又開發了Perlbal。特點:
- 快,小,可管理的http web 服務器/代理
- 可以在內部進行轉發
- 使用Perl開發
- 單線程,異步,基于事件,使用epoll , kqueue
- 支持Console管理與http遠程管理,支持動態配置加載
- 多種模式:web服務器,反向代理,插件
- 支持插件:GIF/PNG互換?
11、MogileFS
LJ使用開源的MogileFS作為分布式文件存儲系統。MogileFS使用非常簡單,它的主要設計思想是:
- 文件屬于類(類是最小的復制單位)
- 跟蹤文件存儲位置
- 在不同主機上存儲
- 使用MySQL集群統一存儲分布信息
- 大容易廉價磁盤
到目前為止就這么多了,更多文檔可以在http://www.danga.com/words/找到。Danga.com和LiveJournal.com的同學們拿這個文檔參加了兩次MySQL Con,兩次OS Con,以及眾多的其它會議,無私的把他們的經驗分享出來,值得我們學習。在web2.0時代快速開發得到大家越來越多的重視,但良好的設計仍是每一個應用的基礎,希望web2.0們在成長為Top500網站的路上,不要因為架構阻礙了網站的發展。
參考資料:http://www.danga.com/words/2005_oscon/oscon-2005.pdf
感謝向靜推薦了這篇文檔給我。