放翁（文初）的一畝三分地

Author：放翁（文初）

Date: 2010/9/9

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         有段時(shí)間沒(méi)有更新技術(shù)blog了，現(xiàn)在有空每天都寫(xiě)寫(xiě)圍脖，記錄生活和工作的點(diǎn)滴，但是有時(shí)候發(fā)現(xiàn)有些技術(shù)的想法和工作總結(jié)沒(méi)有像過(guò)去那么完整的寫(xiě)很大一篇，但是也有零零散散的不少點(diǎn)滴，因此想著隨意的寫(xiě)這么一個(gè)連續(xù)的片段分享。

         為什么叫做代碼背后的點(diǎn)滴呢，其實(shí)在現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用來(lái)說(shuō)，其實(shí)用什么語(yǔ)言，用什么平臺(tái)有些場(chǎng)景有影響，但已經(jīng)不是絕對(duì)重要的因素的，其實(shí)代碼被后的設(shè)計(jì)思想才是最重要的。而用最熟悉的方式去表現(xiàn)最自然的想法，那才能做到游刃有余，就好比我向華黎同學(xué)申請(qǐng)這次內(nèi)部獎(jiǎng)勵(lì)的獎(jiǎng)品希望是手寫(xiě)筆，因?yàn)椴徽撌裁串?huà)圖工具用起來(lái)都會(huì)妨礙我的順暢的表達(dá)，最終我把注意力集中到了畫(huà)本身上，而丟失了應(yīng)有的靈感（在沒(méi)有拿到畫(huà)筆前，最近先少畫(huà)點(diǎn)圖）。寫(xiě)代碼也是一樣，不要被流行，高性能，有潛力這些詞搞丟了自己的目標(biāo)，工具就是工具，能廣泛的去學(xué)，但不必要廣泛的用，把干活要用的那門(mén)搞熟練了再說(shuō)。廢話不多說(shuō)，言歸正傳。

         先說(shuō)一下，以下的任何觀點(diǎn)都必須“對(duì)癥下藥”，沒(méi)啥萬(wàn)能靈丹妙藥，怎么用，什么時(shí)候用是關(guān)鍵。

聚與散：

         場(chǎng)景一，在分享時(shí)談到Jetty7整個(gè)體系架構(gòu)就一個(gè)線程資源池，為什么？整個(gè)jetty體系都是事件驅(qū)動(dòng)模式（包括系統(tǒng)事件：NIO事件，包括業(yè)務(wù)事件：request suspend），我們系統(tǒng)很多時(shí)候有很多資源池（線程，DB，服務(wù)）等等，有些是直接的，有些是間接的（依賴于第三方包引入的）。我們要求每個(gè)開(kāi)發(fā)者都要給資源池設(shè)置上限，給隊(duì)列限定長(zhǎng)度，防止崩潰，但是當(dāng)這些資源池散落在各個(gè)地方的時(shí)候，那么每一個(gè)資源達(dá)到邊界以前，總和可能已經(jīng)超過(guò)了系統(tǒng)負(fù)載能力，那么一樣會(huì)奔潰。因此資源的統(tǒng)一規(guī)劃看來(lái)有必要，那可以考慮將物理隔離變成邏輯隔離（防止業(yè)務(wù)干擾，同時(shí)可以根據(jù)權(quán)重模型來(lái)動(dòng)態(tài)分配和預(yù)留資源），另一方面整個(gè)小團(tuán)隊(duì)到大團(tuán)隊(duì)，對(duì)于連接池的使用抽象出來(lái)以后，那么多個(gè)依賴都可以在抽象的基礎(chǔ)上公用一個(gè)物理資源池，如果引入第三方緩存，都可以將資源策略應(yīng)用到多機(jī)上。回過(guò)來(lái)，這里就要說(shuō)聚和散的關(guān)系，聚能夠在一定程度上有全局觀，同時(shí)可以根據(jù)策略模型來(lái)調(diào)配資源，散最大的好處就是業(yè)務(wù)隔離，互相不會(huì)影響。最近在寫(xiě)一個(gè)線程資源分配的小東西，目標(biāo)就是：資源可根據(jù)權(quán)重模型分配。（權(quán)重模型兩條：設(shè)定某一類(lèi)key獲取資源可以保留一定資源獨(dú)享，設(shè)定某一類(lèi)key獲取資源最大上限可控）其實(shí)這就是一個(gè)邏輯隔離資源的最基本的雛形。

         場(chǎng)景二，有同學(xué)談起他們的系統(tǒng)屬于消耗CPU類(lèi)型的應(yīng)用，特別是對(duì)數(shù)據(jù)庫(kù)獲取到的數(shù)據(jù)作處理和渲染的時(shí)候，問(wèn)有啥好的建議。我的建議是數(shù)據(jù)獲取端沒(méi)啥可優(yōu)化的話，考慮數(shù)據(jù)存入端增加數(shù)據(jù)預(yù)處理功能，將數(shù)據(jù)處理的壓力分?jǐn)偟礁嘁矓?shù)據(jù)存入方。當(dāng)然這個(gè)代價(jià)是數(shù)據(jù)的可復(fù)用性降低，業(yè)務(wù)邏輯侵入到其他系統(tǒng)，數(shù)據(jù)存入方性能會(huì)有所下降（如果這三點(diǎn)不足以影響業(yè)務(wù)流程和數(shù)據(jù)存入方，那么可做）。其實(shí)這是聚和散的另一種表現(xiàn)，很多時(shí)候需要考慮的是全局優(yōu)化，而不是局部?jī)?yōu)化。

         場(chǎng)景三，我今天看了淘寶Tair的作者若海介紹關(guān)于tair的一些設(shè)計(jì)思路的文章，這和早先我做memcached的客戶端思想是有共同點(diǎn)的。首先就是數(shù)據(jù)的獲取從服務(wù)端中轉(zhuǎn)路由變成了客戶端獲得配置本地hash選擇目標(biāo)服務(wù)器，這就將服務(wù)路由的功能客戶端化了，避免了單點(diǎn)的瓶頸，也提高了訪問(wèn)性能。同時(shí)metadata的數(shù)據(jù)保存在configserver中，以弱依賴的方式主動(dòng)推送，避免客戶端受到影響。但他的設(shè)計(jì)里面數(shù)據(jù)同步是服務(wù)端做的，而我當(dāng)年是客戶端做的（隊(duì)列中異步備份），當(dāng)時(shí)一方面是沒(méi)有辦法去改服務(wù)端的memcached，另一方面服務(wù)端能有多少，客戶端有多少，這些壓力的分?jǐn)偅烊坏木徑夥?wù)端的壓力，將壓力分散在了客戶端上。（代價(jià)就是客戶端工作多一點(diǎn)，即時(shí)性依賴于各個(gè)客戶端的能力）這也是一種散。

    場(chǎng)景四，TOP大數(shù)據(jù)請(qǐng)求的處理設(shè)計(jì)，TOP的目標(biāo)是什么？大壩。主要職能：限流，授權(quán)，路由。那么路由這件事情必須在TOP走么，數(shù)據(jù)交互和平臺(tái)校驗(yàn)是否一定要在一個(gè)流程中完成，其實(shí)不然，安全校驗(yàn)通過(guò)以后可以頒發(fā)會(huì)話標(biāo)識(shí)和目標(biāo)服務(wù)地址，直接由客戶端和服務(wù)端交互。（這其實(shí)就和很多分布式文件系統(tǒng)或者分布式緩存系統(tǒng)一樣的考慮，校驗(yàn)通過(guò)后就直接建立數(shù)據(jù)通道進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，避免性能受到影響），這了的聚和散就涉及到業(yè)務(wù)的耦合性分析決定流程的聚散，改善性能和穩(wěn)定性。

   場(chǎng)景五，上面談到過(guò)最近自己實(shí)現(xiàn)資源分配邏輯隔離的這樣的資源池，現(xiàn)在就是做線程池，起初不想用jdk自帶的線程池，原因是自帶線程池啟動(dòng)線程后，線程只要在coresize內(nèi)就不會(huì)被銷(xiāo)毀，也沒(méi)有調(diào)度來(lái)從池里面獲取執(zhí)行任務(wù)，完成任務(wù)放回到資源池，這些線程就輪訓(xùn)的去獲取隊(duì)列的數(shù)據(jù)。好處在于沒(méi)有一個(gè)manager的管理性能和復(fù)雜度會(huì)提升，缺點(diǎn)就是資源分配就無(wú)法實(shí)現(xiàn)。其實(shí)這就是典型的一種資源分配有一個(gè)實(shí)例主導(dǎo)還是由多個(gè)消費(fèi)者自己主導(dǎo)的設(shè)計(jì)。

強(qiáng)弱依賴

         場(chǎng)景：Jetty的Continuation設(shè)計(jì)中，從調(diào)用suspend方法來(lái)懸掛起請(qǐng)求，避免退出容器service方法req和res被回收，到業(yè)務(wù)主動(dòng)調(diào)用complete結(jié)束請(qǐng)求流程，回寫(xiě)數(shù)據(jù)到客戶端，都采用產(chǎn)生事件，異步的由核心線程池去執(zhí)行。這樣業(yè)務(wù)線程池的線程生命周期就不會(huì)受到系統(tǒng)線程輸出快慢或者容器本身壓力的影響。這種弱依賴能夠極大的解耦兩個(gè)系統(tǒng)的服務(wù)能力和穩(wěn)定性。

關(guān)鍵先生

         場(chǎng)景一，有同學(xué)一個(gè)壓力測(cè)試報(bào)告中做了這么一個(gè)測(cè)試，整個(gè)事務(wù)處理流程第一步驟消耗CPU，第二步驟消耗IO。整體事務(wù)時(shí)間=CPU 10 ms + IO 90 ms。他考慮是否能夠通過(guò)縮短IO消耗時(shí)間或者CPU消耗時(shí)間來(lái)提升RT時(shí)間，就能夠提升TPS。他的結(jié)果是IO提升一倍TPS沒(méi)有任何變化，CPU消耗時(shí)間提升一倍，TPS翻番。這能說(shuō)明啥，說(shuō)明瓶頸在CPU上，提升一倍，那么處理能力增加一倍（就好比資源池內(nèi)的資源生命周期縮短，被利用的次數(shù)更多），大部分請(qǐng)求都在CPU上排隊(duì)等待處理，因此系統(tǒng)的TPS取決于瓶頸資源的處理能力而不是簡(jiǎn)單的縮短RT就可以改變的。（貼切的比喻就是漏斗，不論你大口朝上或者朝下，小口決定了水流量，小口就是那個(gè)關(guān)鍵先生）

         場(chǎng)景二，異步化壓力測(cè)試的結(jié)果中有如下一組結(jié)果：

       








       Time.get是不向后中轉(zhuǎn)服務(wù)的模擬請(qǐng)求，也就是服務(wù)端很快就響應(yīng)給客戶端了，而user.get是真實(shí)模擬服務(wù)向后請(qǐng)求，有一定消耗。但看這個(gè)結(jié)果，同樣是同步和異步對(duì)比，前者性能相差很大，后者相差不大。原因？異步一定有消耗，但這個(gè)消耗占整體事務(wù)處理時(shí)間的比例是多少，這就會(huì)放大影響。而TOP大部分服務(wù)都要比user.get更加耗時(shí)，因此后面才是線上的真實(shí)狀況。（因此場(chǎng)景模擬是壓力測(cè)試最重要的條件），這里的關(guān)鍵先生還是要看整個(gè)事務(wù)處理的消耗點(diǎn)。衍生一下上次電話面試的一個(gè)北京的朋友，談到了NIO，問(wèn)了他是否做過(guò)BIO和NIO的測(cè)試比較，什么時(shí)候用NIO最好，他還真做過(guò)四類(lèi)測(cè)試，有結(jié)果，但還是沒(méi)搞明白為什么：1.傳輸數(shù)據(jù)量大，后端服務(wù)處理慢。2.傳輸數(shù)據(jù)量大，后端服務(wù)處理快。3.傳輸數(shù)據(jù)量小，后端服務(wù)處理慢。4.傳輸數(shù)據(jù)量小，后端處理速度快。結(jié)果是NIO在4處于劣勢(shì)。其實(shí)BIO釋放的夠快，那么NIO的異步在整體事務(wù)處理消耗就形成了劣勢(shì)。

生命周期

         場(chǎng)景：在異步分享過(guò)程中，談到了事件驅(qū)動(dòng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)。原來(lái)的流程可以分成很多個(gè)步驟，每一個(gè)步驟由于處理的需要都會(huì)申請(qǐng)必要的資源，不同步驟有些是共享資源，有些是不共享的，那么從資源的生命周期角度來(lái)說(shuō)，一個(gè)流程中所有資源的生命周期都是一樣，就是整個(gè)業(yè)務(wù)事務(wù)的執(zhí)行周期，對(duì)于在一個(gè)業(yè)務(wù)流程中各個(gè)步驟很少共享資源的狀況，或者有等待外部返回內(nèi)容的情況時(shí)，切割開(kāi)流程步驟，降低資源生命周期，提升資源利用率，是事件驅(qū)動(dòng)的最大優(yōu)勢(shì)。NIO如此，Servlet3規(guī)范如此。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是：按需分配。另一方面我們也能看到，處理都是無(wú)狀態(tài)的，只有輸入和輸出，無(wú)狀態(tài)的處理更容易復(fù)用?？雌饋?lái)這種設(shè)計(jì)很好，但其實(shí)背后還是有不少問(wèn)題：1.流程復(fù)雜化，原來(lái)通過(guò)程序保證流程的順序和依賴，現(xiàn)在切割以后，如何驅(qū)動(dòng)，順序如何保證，如何容錯(cuò)，都給系統(tǒng)增加很大的維護(hù)成本。2.異步化后消耗時(shí)間必然增大，不論是通過(guò)pull主動(dòng)獲取狀態(tài)變更還是通過(guò)push被通知到，都在性能和時(shí)間消耗上會(huì)有一些付出。因此還是需要依環(huán)境而定。

瓶頸移動(dòng)

         場(chǎng)景一，還是一個(gè)同學(xué)的優(yōu)化的案例，當(dāng)時(shí)談到有個(gè)叫做最佳線程數(shù)，但是覺(jué)得在優(yōu)化過(guò)程中最佳線程數(shù)是在變化的，其實(shí)很多時(shí)候當(dāng)你覺(jué)得任何的結(jié)論是不穩(wěn)定的，那么你需要進(jìn)一步深入挖掘下去。其實(shí)之所以最佳線程數(shù)這個(gè)值不穩(wěn)定，關(guān)鍵在于我們?nèi)绾稳?yōu)化，找到問(wèn)題所在。和前面舉例一樣，系統(tǒng)可以看成各種類(lèi)型資源池的一個(gè)整體，然后由很多個(gè)步驟不斷申請(qǐng)資源來(lái)完成各個(gè)步驟，最后返回結(jié)果。那么說(shuō)白了，哪個(gè)資源池是流程中處理能力最弱的，他就是問(wèn)題所在，就是瓶頸，但是通過(guò)優(yōu)化后這個(gè)瓶頸可能有所改善，與此同時(shí)另一個(gè)資源成為漏斗的小口，這時(shí)候，瓶頸移動(dòng)了，優(yōu)化的預(yù)期結(jié)果和提升的瓶頸點(diǎn)性能就不吻合了。所以，把帶寬，CPU，IO，外部服務(wù)，DB，Web線程池等等都看成資源池，找到瓶頸所在去優(yōu)化，同時(shí)在優(yōu)化過(guò)程中不斷修正優(yōu)化目標(biāo)，達(dá)到最后全局優(yōu)化的效果。

         場(chǎng)景二，異步化分享中談到一點(diǎn)，異步化要有全局觀。例如A依賴與B系統(tǒng)，組成了一個(gè)完整的服務(wù)體系，通過(guò)異步化方式將A的資源生命周期縮短到只有A處理的時(shí)間，B的資源生命周期就是B的處理時(shí)間，此時(shí)如果A是原有整個(gè)系統(tǒng)的瓶頸，那么就會(huì)產(chǎn)生雪中送炭的效果，系統(tǒng)整體性能會(huì)有所提高（大部分情況下，原因看后面介紹）。如果B是瓶頸，那么就是雪上加霜，更多的水流被放進(jìn)來(lái)，如果B自身沒(méi)有流量控制，那么系統(tǒng)就會(huì)處于不健康的狀況，甚至奔潰，系統(tǒng)的整體RT時(shí)間可能會(huì)增加（A節(jié)省的時(shí)間小于B增加的時(shí)間）。因此這就是系統(tǒng)間瓶頸移動(dòng)產(chǎn)生的影響，同樣也和一個(gè)系統(tǒng)一樣，考慮優(yōu)化一定是整體性的考慮，否則問(wèn)題不會(huì)朝著預(yù)期的方向解決。

         晚了晚了，休息，希望這些對(duì)大家有幫助。