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微博feed系统的push,pull架构探讨

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我们来探讨一下微博feed系统的push,pull模式。在sns系统,微博系统都应用到了feed(每条微博或者sns里的新鲜事等我们称作feed)系统,不管是twitter.com或者国内的新浪微博,人人网等,在各种技术社区,技术大会上都在分享自己的feed架构,也就是推拉模式(timyang上次也分享了新浪微薄的模式)。下面我们就微博的feed推拉(push,pull)模式做一下探讨,并提出新的时间分区拉模式。
众所周知,在微博中,当你发表一篇微博,那么所有关注你的followers(粉丝)都会在一定的时间内收到你的微薄,这有点像群发一封邮件,所有的抄送者都会在一定的时间内收到。到这里,你可能觉得没有什么难度。我们看下下面的截图:

图一:新浪微博姚晨
yaochen
新浪微博的姚晨粉丝有2594751,她发表任何一篇微博,都需要2594751个粉丝在一定的时间内收到,twitter的冯大辉发表一篇的话,需要19868个followers收到。
相反,姚晨需要收到他关注的545个人的所有更新,冯大辉需要收到他关注的2525个人的所有更新。到这里,你是不是感觉到有那么一点点小挑战呢?
下面我们看下微博一般的整体结构图:
weibo-arch
图二:微博整体结构

图中展示了微博的整体数据流程,先了解下整体的数据结构,没有涉及到followers等的推拉模式处理。下面我们再看下推模式(push):
push-model
图三:推模式结构

推模式需要把一篇微博推送给所有关注他的人(推给所有的粉丝),比如姚晨,我们就需要推送给2594751个用户的feeds表中。当然,feeds表可以很好的进行sharding,存储也都是一些数字型的字段,存储空间可能不是很大,用户在查询自己关注的所有人的feed时,速度快,性能非常高,但是推送量会非常大,姚晨发表一篇,就会产生200多万条数据。试想,一个大量用户的微薄系统通过使用推模式,是不是会产生非常惊人的数据呢?
下面看下拉模式(pull)
pull-model
图四:拉模式

拉模式只需要用户发表微博时,存储一条微博数据到feeds表中(feeds表可以是一个临时表,只保存近期可接受范围的数据).用户每次查询feed时都会去查询feeds表。比如姚晨打开自己的微薄首页,就产生:SELECT id FROM feeds where uid in(following uid list) ORDER BY id DESC LIMIT n(查询最新的n条),缓存到memcached
uidlist=>{data:id list,timeline:上次查询出来的最新的一条数据的时间}
再次刷新:SELECT id FROM feeds where uid in(following uid list) AND timeline>(memcached存储的上次的timeline) ORDER BY id DESC LIMIT n

这种模式实现起来也是比较简单和容易的,只是在查询的时候需要多考虑下缓存的结构。但是feeds表会产生很大的压力,怎么说feeds表也要保存最近十天半个月的数据吧,对于一个大点的系统,这会产生比较大的数据,如果following的人数比较多,数据库的压力就会非常大。而且一般在线的用户,客户端都会定期扫描,又会增加很大的压力,这在查询性能上没有推模式的效率高。
下面我们在对拉模式做一下改进优化
pull-opt
图五:拉模式(pull)-改进(时间分区拉模式)

拉模式的改进主要是在feeds的存储上,使用按照时间进行分区存储。分为最近时间段(比如最近一个小时),近期的,比较长时期等等。我们再来看下查询的流程,比如姚晨登陆微博首页,假设缓存中没有任何数据,那么我们可以查询比较长时期的feeds表,然后进入缓存。下一次查询,通过查询缓存中的数据的timeline,如果timeline还在最近一个小时内,那么只需要查询最近一个小时的数据的feed表,最近一个小时的feeds表比图四的feeds表可要小很多,查询起来速度肯定快几个数量级了。

改进模式的重点在于feeds的时间分区存储,根据上次查询的timeline来决定查询应该落在那个表。一般情况下,经常在线的用户,频繁使用的客户端扫描操作,经常登录的用户,都会落在最近的feeds表区间,查询都是比较高效的。只有那些十天,半个月才登录一次的用户需要去查询比较长时间的feeds大表,一旦查询过了,就又会落在最近时间区域,所以效率也是非常高的。

关于时间的分区,需要根据数据量,用户访问特点进行一个合理的切分。如果数据发表量非常大,可以进行更多的分区。

上面介绍的推模式和拉模式都有各自的特点,个人觉得时间分区拉模式弥补了图四的拉模式的很大的不足,是一个成本比较低廉的解决方案。当然,时间分区拉模式也可以结合推模式,根据某些特点来增加系统的性能。

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微博feed系统的push,pull架构探讨:等您坐沙发呢!

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