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聊聊流式計算吧 , 那一段經(jīng)歷于我而言很精彩，很有趣，想把這段經(jīng)歷分享給大家。
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1 背景介紹
2014年，我在藝龍旅行網(wǎng)促銷團隊負責(zé)紅包系統(tǒng)。
彼時，促銷大戰(zhàn)如火如荼，優(yōu)惠券計算服務(wù)也成為藝龍促銷業(yè)務(wù)中最重要的服務(wù)之一。
而優(yōu)惠券計算服務(wù)正是采用當時大名鼎鼎的流式計算框架 Storm。
流式計算是利用分布式的思想和方法，對海量“流”式數(shù)據(jù)進行實時處理的系統(tǒng)，它源自對海量數(shù)據(jù)“時效”價值上的挖掘訴求。
優(yōu)惠券計算服務(wù)的邏輯是：每個城市每個酒店的使用優(yōu)惠券的規(guī)則并不相同，當運營人員修改規(guī)則之后，觸發(fā)優(yōu)惠券計算服務(wù)，計算完成之后，用戶下單時在使用優(yōu)惠券時會呈現(xiàn)最新的規(guī)則。
優(yōu)惠券計算服務(wù)是我們團隊的明星項目，很多研發(fā)的同學(xué)都對 Storm 特別感興趣 , 因為 Storm 的核心開發(fā)語言是 clojure ， 比較小眾。
于是，在團隊內(nèi)部，發(fā)現(xiàn)一個很有趣的現(xiàn)象：很多同學(xué)的辦公桌上放著《clojure in Action 》這本書。
clojure in Action
藝龍開始發(fā)力移動互聯(lián)網(wǎng)，業(yè)務(wù)量的激增，優(yōu)惠券計算服務(wù)開始遇到了瓶頸。
比如運營人員修改全量規(guī)則時，整個計算流程要耗時一上午，也就談不上實時計算了。
CTO 幾次找團隊負責(zé)人，并嚴厲批責(zé)成他盡快優(yōu)化。經(jīng)過一個半月幾次優(yōu)化，系統(tǒng)的瓶頸依然明顯，時不時運營同事會走到我們的工位附近，催促我們：“系統(tǒng)生效了么？”
我并不負責(zé)計算服務(wù)，每當同事被質(zhì)疑時，我都感到很疑惑：“優(yōu)惠券計算服務(wù)真的那么復(fù)雜嗎？” ， 同時也躍躍欲試：“ Storm 真有那么難搞嗎？”
我心中暗暗下定了決心，一定要弄清楚優(yōu)惠券計算服務(wù)的邏輯 。
2 國圖學(xué)習(xí)
北京有很多景點都讓我流連忘返，比如史鐵生小說里的地壇，滿山楓葉的香山，如詩如畫的頤和園，美侖美奐的天壇 。
在我心里，有一處很神圣的地方，它是知識和希望的象征，那就是國家圖書館 。
中國國家圖書館位于北京市中關(guān)村南大街33號，與海淀區(qū)白石橋高粱河、紫竹院公園相鄰。它是國家總書庫，國家書目中心，國家古籍保護中心，同時也是世界最大、最先進的國家圖書館之一 。
每到周末，當我想安靜下來，專注思考時，我就會背著筆記本電腦來到國家圖書館。
選擇自己喜歡的書，然后將筆記本電腦打開，一邊看書，一邊在電腦上寫點筆記。
偶爾抬起頭，望著那些正在閱讀的讀者，心里面感覺很陽光，覺得生命充滿了希望。
想要揭開 Storm 神秘面紗的探索欲，同時探尋優(yōu)惠券計算服務(wù)為什么會這么慢的渴望，讓我好幾天晚上沒睡好。
于是周六上午9點半， 我來到國家圖書館 ，想讓自己安靜下來，思考如何解決這個問題。解決問題的快感，是我一直追求的。
當我把筆記本電腦放平在桌上，我很興奮，同時靈臺一片澄清：優(yōu)惠券計算服務(wù)的核心是 Storm ，那么我需要先了解 Storm 的整體概念。
打開官網(wǎng)，瀏覽官網(wǎng)的文檔，第一次看到 Storm 的邏輯流程圖時， 做為程序員，我第一次竟然感受到抽象之美：從源頭流下來的水通過水龍頭（ Spout ），再經(jīng)過層層轉(zhuǎn)接頭( Bolt )過濾，不就是我們想要的純凈水嗎？
storm邏輯圖，已授權(quán)
其實我們原來都是 CRUD boy ，機械的使用那些框架，只會做增刪改查，并不會思考框架背后的設(shè)計思路。但框架到底是什么？從來沒有思考過。我一直覺得我很笨拙，學(xué)什么都很慢，但那一刻我突然恍然大悟：框架本身是將解決問題的思路抽象化，從而便于研發(fā)人員使用，把復(fù)雜的問題抽象成有美感，是需要功底的。
了解完 Storm 整體概念 ， 下一步也就是大家熟知的寫 Hello World 階段了 。
我參考教程寫了一個簡單的 Storm 應(yīng)用（簡稱：拓撲），在部署后，程序正常跑了起來。
我腦海里一直有一個疑問：“是不是優(yōu)惠券計算服務(wù)的 storm 集群的配置沒有調(diào)優(yōu)，才導(dǎo)致計算的性能太差 ? ” 所以我必須去理解 storm 的并發(fā)度是如何計算的。
整個下午，我一直在查閱相關(guān)的資料，并結(jié)合下圖思考：Nimbus， Supervisor ，Worker ，Task 這些名詞到底是什么概念，以及他們之間是如何交互的。
進而思考：拓撲到底會啟動幾個進程，每個進程內(nèi)部線程模型是怎樣的，頗有些庖丁解牛的味道。
這個習(xí)慣一直保持到現(xiàn)在，當我看到一個系統(tǒng)，我會下意思的去思考：“這個系統(tǒng)的線程模型如何，每次操作有哪些線程參于，他們之間如何交互”。我知道有更厲害的大牛，運行一行代碼就知道 CPU 會運行的哪些指令，我做不到，但我覺得那就更加深刻了。
不管怎樣，這一天，我的思緒經(jīng)過多次的變化，興奮，猶疑，放棄，陽光，激動，畏難心理一直存在，很多次想放棄，但好奇心一直鼓勵著我。
等天色已黑，我走出國圖的大門，腦子里全部都是 Storm 進程，線程模型，內(nèi)心里面，有了莫名的自信。感覺自己就像仙劍奇?zhèn)b傳里的酒劍仙，伴隨著激昂的 BGM ，拔劍四顧，斬妖除魔。
御劍乘風(fēng)來，除魔天地間，有酒樂逍遙，無酒我亦癲。
一飲盡江河，再飲吞日月，千杯醉不倒，唯我酒劍仙。
3 找到瓶頸
當我理解了 Storm 的整體概念，接下來我需要去找到優(yōu)惠券計算服務(wù)的性能瓶頸。這個時候，梳理計算服務(wù)整體流程非常關(guān)鍵。
優(yōu)惠券流式計算拓撲
計算服務(wù)整體流程分為三個步驟 ：
- 抽取數(shù)據(jù)：酒店信息拉取服務(wù)拉取酒店信息，并存儲到水源頭( Redis A/B 集群 ) ;
- 計算過程：Storm 拓撲從水源頭獲取酒店數(shù)據(jù)，通過運營配置的規(guī)則對數(shù)據(jù)進行清洗 ，將計算好的數(shù)據(jù)存儲到水存放池 ( Redis C 集群) ；
- 入庫階段：入庫服務(wù)從水存放池獲取數(shù)據(jù)，將計算結(jié)果存儲到數(shù)據(jù)庫 。
當我們把整個計算的過程拆分成 抽取-->計算 --> 存儲 三個階段的時候，計算服務(wù)的架構(gòu)就變得異常清晰，那到底在哪個階段最耗時 ，也成為我追查的目標。
優(yōu)惠券計算服務(wù)當時沒有詳細的性能監(jiān)控體系，所以我只能先從日志著手。在運營同事觸發(fā)全量計算后，分別觀察三個階段對應(yīng)服務(wù)的日志：
- 抽取數(shù)據(jù)：酒店信息拉取服務(wù)
- 計算過程: Storm 拓撲
- 入庫階段: 入庫服務(wù)
令人驚訝的現(xiàn)象：一次全量計算需要耗時4個多小時，但抽取數(shù)據(jù)的任務(wù)竟然跑了2個多小時，和我預(yù)期完全不一樣。
假如我把酒店信息拉取服務(wù)比作抽水泵，那么整個系統(tǒng)最大的問題竟然是抽水泵抽水馬力不足。
4 推進重構(gòu)
為什么抽水泵抽水馬力不足 ？
通過閱讀源碼，我發(fā)現(xiàn)因為線程模型不夠好，應(yīng)用在部署多個節(jié)點后，每個節(jié)點只能有兩個線程執(zhí)行拉取酒店信息。
怎么處理呢？在原有代碼上優(yōu)化可行嗎？好像也不太容易，因為老代碼最初是一個 C# 研發(fā)同事寫的，他當時也不熟悉 JAVA ，從設(shè)計層面來講，有很多冗余且不合理的代碼，而且經(jīng)過3年左右的維護，代碼老化嚴重，于是我只能想到重構(gòu)。
當我把想法和團隊負責(zé)人溝通后，他有點半信半疑，他認為我的判斷沒有問題，但不確定我是否可以將系統(tǒng)重構(gòu)好。我那時候信心爆棚，主動請纓，打包票不會出問題的。可能是由于 CTO 逼的太緊了，他同意了。
在重構(gòu)之前，梳理好系統(tǒng)的整體邏輯。
酒店拉取服務(wù)邏輯圖
重構(gòu)的重點原則有兩條：
- 拉取服務(wù)可水平擴展，若性能不足時，增加服務(wù)節(jié)點即可提升性能；
- 配置文件可配置 worker 線程數(shù)量。
那思想層面，我已經(jīng)做好準備了，那硬實力層面我有沒有做好準備嗎？非常自信的講，準備好了，因為我遇到了 RocketMQ 。
我在《我與消息隊列的8年情緣》這篇文章寫到：
2014年，我搜羅了很多的淘寶的消息隊列的資料，我知道MetaQ的版本已經(jīng)升級MetaQ 3.0，只是開源版本還沒有放出來。
大約秋天的樣子，我加入了RocketMQ技術(shù)群。誓嘉(RocketMQ創(chuàng)始人)在群里說：“最近要開源了，放出來后，大家趕緊fork呀”。他的這句話發(fā)在群里之后，群里都炸開了鍋。我更是歡喜雀躍，期待著能早日見到阿里自己內(nèi)部的消息中間件。
終于，RocketMQ終于開源了。我迫不及待想一窺他的風(fēng)采。
因為我想學(xué)網(wǎng)絡(luò)編程，而RocketMQ的通訊模塊remoting底層也是Netty寫的。所以，RocketMQ的通訊層是我學(xué)習(xí)切入的點。
我模仿RocketMQ的remoting寫了一個玩具的rpc，這更大大提高我的自信心。正好，藝龍舉辦技術(shù)創(chuàng)新活動。我想想，要不嘗試一下用Netty改寫下Cobar的通訊模塊。于是參考Cobar的源碼花了兩周寫了個netty版的proxy，其實非常粗糙，很多功能不完善。后來，這次活動頒給我一個鼓勵獎，現(xiàn)在想想都很好玩。
在重構(gòu)酒店信息拉取服務(wù)時，我將 RocketMQ 如何創(chuàng)建線程的知識點正好也用了上去，并學(xué)習(xí)如何將模塊拆分得更加合理。同時在重構(gòu)過程中，不斷 Review 新老代碼的差別，確保核心邏輯正確。
非常幸運，大概一周時間，我就重構(gòu)完了。
重構(gòu)完成并不意味著結(jié)束，怎么驗證呢 ？我當時采取了兩種方式：
- 代碼評審
我拉著優(yōu)惠券計算服務(wù)的同事，一起 review 代碼 。整個過程，大家也并沒有提出異議，并對我創(chuàng)建線程的技巧感到很好奇。我心中竊喜：”那是學(xué)習(xí) RocketMQ 的“。 - 測試環(huán)境數(shù)據(jù)驗證
我們將新舊兩版服務(wù)同時觸發(fā)，比對兩個版本的數(shù)據(jù)的異同，將比對結(jié)果輸出到日志文件，然后從中找到差異的地方，修復(fù)重構(gòu)版的 BUG 。然后在測試環(huán)境部署重構(gòu)版，觀察一段時間，確保無異常。
從編寫第一行代碼，三周時間，重構(gòu)版終于上線了。我將原來的老服務(wù)替換后，部署了3個節(jié)點， 每個節(jié)點8個worker 并行拉取酒店信息 。
令人開心和激動的是，重構(gòu)是非常成功的。因為業(yè)務(wù)給我們的時間需求也是1個小時左右。一次全量計算從原來4個小時急速縮減到1小時15分鐘，整個酒店拉取服務(wù)耗時40分鐘左右。
我心里長舒一口氣，內(nèi)心吟誦李白的詩："十步殺一人，千里不留行。事了拂衣去，深藏身與名。"
5 向前一步
前 Facebook COO 謝麗爾·桑德伯格寫了一本書《向前一步》，我特別喜歡這本書的書名 。
在優(yōu)化優(yōu)惠券計算服務(wù)的前期，團隊經(jīng)過一個多月的時間，也沒有什么成效。我自己也猶豫：”我能不能解決這個問題？“ ，但最終我還是向前一步，并幫助團隊大大提升了服務(wù)的性能，負責(zé)人也有了信心，他也敢投入資源優(yōu)化Storm 拓撲和入庫流程。
在閱讀優(yōu)惠券計算服務(wù)的代碼中，我發(fā)現(xiàn)兩個問題：
- 流式計算邏輯中有大量網(wǎng)絡(luò) IO 請求，主要是查詢特定的酒店數(shù)據(jù)，用于后續(xù)計算；
- 每次計算時需要查詢基礎(chǔ)配置數(shù)據(jù)，它們都是從數(shù)據(jù)庫中獲取。
對于Storm 拓撲優(yōu)化，我提了兩點建議：
- 流式計算拓撲和酒店拉取服務(wù)各司其職，將流式計算中的網(wǎng)絡(luò) IO 請求挪到酒店拉取服務(wù)，將數(shù)據(jù)前置準備好；
- 基礎(chǔ)配置緩存化，引入讀寫鎖（也是 RocketMQ 名字服務(wù)的技巧）。
對于入庫流程，一位研發(fā)同學(xué)將原來的單條數(shù)據(jù)入庫修改成批量入庫。
經(jīng)過大家一起努力 ，優(yōu)惠券計算服務(wù)的整體性能大大提升了，全量計算耗時已經(jīng)變成40分鐘了，再也不會有運營同事在我們的工位附近吐槽系統(tǒng)慢了。
6 寫到最后
2014年，我向前一步推動了公司流式計算服務(wù)的優(yōu)化，并取得了一點點進步。
時光荏苒，我已中年，生命中遇到越來越多的挫折，有的時候也會讓人低落，但每當想起這個故事，我會深深感動于當時的一往無前。
當再次面臨選擇時，我希望自己也能夠向前一步，想著如何幫助讀者成長，或是實現(xiàn)一個產(chǎn)品幫助更多的人。
本文題目：聊聊我與流式計算的故事
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