你知道YouTube的架構是什麽嗎？

你知道YouTube的架構是什麽嗎？

       YouTube發展迅速，每天超過1億的視頻點擊量，但隻有很少人在維護站點和確保伸縮性。

       平台

Apache
Python
Linux(SuSe)
MySQL
psyco，一個動態的Python到C的編譯器
lighttpd代替Apache做視頻查看

      狀態

支持每天超過1億的視頻點擊量
成立於2005年2月
於2006年3月達到每天3千萬的視頻點擊量
於2006年7月達到每天1億的視頻點擊量
2個係統管理員，2個伸縮性軟件架構師
2個軟件開發工程師，2個網絡工程師，1個DBA

       處理飛速增長的流量


代碼
while (true)      
{      
identify_and_fix_bottlenecks();      
drink();      
sleep();      
notice_new_bottleneck();      
}   

       每天運行該循環多次

       Web服務器

1，NetScaler用於負載均衡和靜態內容緩存
2，使用mod_fast_cgi運行Apache
3，使用一個Python應用服務器來處理請求的路由
4，應用服務器與多個數據庫和其他信息源交互來獲取數據和格式化html頁麵
5，一般可以通過添加更多的機器來在Web層提高伸縮性
6，Python的Web層代碼通常不是性能瓶頸，大部分時間阻塞在RPC
7，Python允許快速而靈活的開發和部署
8，通常每個頁麵服務少於100毫秒的時間
9，使用psyco(一個類似於JIT編譯器的動態的Python到C的編譯器)來優化內部循環
10，對於像加密等密集型CPU活動，使用C擴展
11，對於一些開銷昂貴的塊使用預先生成並緩存的html
12，數據庫裏使用行級緩存
13，緩存完整的Python對象
14，有些數據被計算出來並發送給各個程序，所以這些值緩存在本地內存中。這是個使用不當的策略。應用服務器裏最快的緩存將預先計算的值發送給所有服務器也花不了多少時間。隻需弄一個代理來監聽更改，預計算，然後發送。

       視頻服務

1，花費包括帶寬，硬件和能源消耗
2，每個視頻由一個迷你集群來host，每個視頻被超過一台機器持有
3，使用一個集群意味著：
-更多的硬盤來持有內容意味著更快的速度
-failover。如果一台機器出故障了，另外的機器可以繼續服務
-在線備份
4，使用lighttpd作為Web服務器來提供視頻服務：
-Apache開銷太大
-使用epoll來等待多個fds
-從單進程配置轉變為多進程配置來處理更多的連接
5，大部分流行的內容移到CDN：
-CDN在多個地方備份內容，這樣內容離用戶更近的機會就會更高
-CDN機器經常內存不足，因為內容太流行以致很少有內容進出內存的顛簸
6，不太流行的內容(每天1-20瀏覽次數)在許多colo站點使用YouTube服務器
-長尾效應。一個視頻可以有多個播放，但是許多視頻正在播放。隨機硬盤塊被訪問
-在這種情況下緩存不會很好，所以花錢在更多的緩存上可能沒太大意義。
-調節RAID控製並注意其他低級問題
-調節每台機器上的內存，不要太多也不要太少

       視頻服務關鍵點

1，保持簡單和廉價
2，保持簡單網絡路徑，在內容和用戶間不要有太多設備
3，使用常用硬件，昂貴的硬件很難找到幫助文檔
4，使用簡單而常見的工具，使用構建在Linux裏或之上的大部分工具
5，很好的處理隨機查找(SATA，tweaks)

       縮略圖服務

1，做到高效令人驚奇的難
2，每個視頻大概4張縮略圖，所以縮略圖比視頻多很多
3，縮略圖僅僅host在幾個機器上
4，持有一些小東西所遇到的問題：


-OS級別的大量的硬盤查找和inode和頁麵緩存問題
-單目錄文件限製，特別是Ext3，後來移到多分層的結構。內核2.6的最近改進可能讓Ext3允許大目錄，但在一個文件係統裏存儲大量文件不是個好主意
-每秒大量的請求，因為Web頁麵可能在頁麵上顯示60個縮略圖
-在這種高負載下Apache表現的非常糟糕
-在Apache前端使用squid，這種方式工作了一段時間，但是由於負載繼續增加而以失敗告終。它讓每秒300個請求變為20個
-嚐試使用lighttpd但是由於使用單線程它陷於困境。遇到多進程的問題，因為它們各自保持自己單獨的緩存
-如此多的圖片以致一台新機器隻能接管24小時
-重啟機器需要6-10小時來緩存

5，為了解決所有這些問題YouTube開始使用Google的BigTable，一個分布式數據存儲：
-避免小文件問題，因為它將文件收集到一起
-快，錯誤容忍
-更低的延遲，因為它使用分布式多級緩存，該緩存與多個不同collocation站點工作
-更多信息參考Google Architecture，GoogleTalk Architecture和BigTable

       數據庫

1，早期

-使用MySQL來存儲元數據，如用戶，tags和描述
-使用一整個10硬盤的RAID 10來存儲數據
-依賴於信用卡所以YouTube租用硬件
-YouTube經過一個常見的革命：單服務器，然後單master和多read slaves，然後數據庫分區，然後sharding方式
-痛苦與備份延遲。master數據庫是多線程的並且運行在一個大機器上所以它可以處理許多工作，slaves是單線程的並且通常運行在小一些的服務器上並且備份是異步的，所以slaves會遠遠落後於master
-更新引起緩存失效，硬盤的慢I/O導致慢備份
-使用備份架構需要花費大量的money來獲得增加的寫性能
-YouTube的一個解決方案是通過把數據分成兩個集群來將傳輸分出優先次序：一個視頻查看池和一個一般的集群

2，後期

-數據庫分區
-分成shards，不同的用戶指定到不同的shards
-擴散讀寫
-更好的緩存位置意味著更少的IO
-導致硬件減少30%
-備份延遲降低到0
-現在可以任意提升數據庫的伸縮性

       數據中心策略

1，依賴於信用卡，所以最初隻能使用受管主機提供商
2，受管主機提供商不能提供伸縮性，不能控製硬件或使用良好的網絡協議
3，YouTube改為使用colocation arrangement。現在YouTube可以自定義所有東西並且協定自己的契約
4，使用5到6個數據中心加CDN
5，視頻來自任意的數據中心，不是最近的匹配或其他什麽。如果一個視頻足夠流行則移到CDN
6，依賴於視頻帶寬而不是真正的延遲。可以來自任何colo
7，圖片延遲很嚴重，特別是當一個頁麵有60張圖片時
8，使用BigTable將圖片備份到不同的數據中心，代碼查看誰是最近的

       學到的東西

1，Stall for time。創造性和風險性的技巧讓你在短期內解決問題而同時你會發現長期的解決方案
2，Proioritize。找出你的服務中核心的東西並對你的資源分出優先級別
3，Pick your battles。別怕將你的核心服務分出去。YouTube使用CDN來分布它們最流行的內容。創建自己的網絡將花費太多時間和太多money
4，Keep it simple！簡單允許你更快的重新架構來回應問題
5，Shard。Sharding幫助隔離存儲，CPU，內存和IO，不僅僅是獲得更多的寫性能
6，Constant iteration on bottlenecks：
-軟件：DB，緩存
-OS：硬盤I/O
-硬件：內存，RAID
7，You succeed as a team。擁有一個跨越條律的了解整個係統並知道係統內部是什麽樣的團隊，如安裝打印機，安裝機器，安裝網絡等等的人。With a good team all things are possible。