互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展多年，其中不乏脫穎而出者，這些網(wǎng)站多數(shù)都已存在了接近10年或10年以上，在如此長時(shí)間的發(fā)展過程中，除了業(yè)務(wù)上面臨的挑戰(zhàn)，在技術(shù)上也面臨了很多的挑戰(zhàn)。我挑選了一些Alexa排名較前的網(wǎng)站（排名截止到2012年4月21日），看看它們在技術(shù)上是如何應(yīng)對業(yè)務(wù)發(fā)展過程中的挑戰(zhàn)的。

Google logo

Google目前Alexa排名第1。它誕生于1997年，當(dāng)時(shí)是一個(gè)研究性項(xiàng)目，每個(gè)月build一次索引，build出來的索引通過 sharding（shard by doc）的方式分散到多臺服務(wù)器（Index Server）上，具體的網(wǎng)頁數(shù)據(jù)同樣通過sharding的方式分 散到多臺服務(wù)器（Doc Server）上，當(dāng)用戶提交請求時(shí)，通過前端的一臺服務(wù)器將請求提交給Index Server獲得打了分的倒排索引，然后從 Doc Server提取具體的網(wǎng)頁信息（例如網(wǎng)頁標(biāo)題、搜索關(guān)鍵詞匹配的片段信息等），最終展現(xiàn)給用戶。

隨著索引的網(wǎng)頁增加，這個(gè)結(jié)構(gòu)可通過增加Index Server以及Doc Server來存儲索引以及網(wǎng)頁的數(shù)據(jù)，但仍然會面臨其他很多方面的問題，于是在這之后的十多年的時(shí)間里，Google做了很多事情來改進(jìn)上面的結(jié)構(gòu)。

1999年，Google增加了一個(gè)Cache Cluster，用來Cache查詢的索引結(jié)果和文檔片段信息，同時(shí)將Index Server和 Doc Server通過Replicate的方式變成了Cluster。這兩個(gè)改造帶來的好處是網(wǎng)站的響應(yīng)速度、可支撐的訪問量以及可用性 （Availability）得到了提升。這個(gè)變化造成了成本的增加，Google在硬件方面的風(fēng)格始終是不用昂貴的高端硬件，而是在軟件層面來保證系統(tǒng) 的可靠性及高性能，于是同年，Google開始采用自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器來降低成本。2000年，Google開始自行設(shè)計(jì)DataCenter，采用了各種 方法（例如采用其他的制冷方法來替代空調(diào)）來優(yōu)化PUE（能源利用率），同時(shí)對自行設(shè)計(jì)的服務(wù)器也做了很多化。

2001年，Google對Index的格式進(jìn)行了修改，將所有的Index放入內(nèi)存， 這次改造帶來的好處是網(wǎng)站的響應(yīng)速度以及可支撐的訪問量得 到了極大的提升。2003年，Google發(fā)表了文章Google Cluster Architecture，其Cluster結(jié)構(gòu)組成為硬件LB + Index Cluster + Doc Cluster + 大量廉價(jià)服務(wù)器（例如IDE硬盤、性價(jià)比高的CPU等），通過并行處理+sharding來保證在降低對硬件要求的同時(shí)，響應(yīng)速度仍然很快。同年 Google發(fā)表了關(guān)于Google文件系統(tǒng)的論文（GFS在2000年就已經(jīng)上線），這篇論文很大程度也體現(xiàn)了Google不用昂貴硬件的風(fēng)格，通過 GFS+大量廉價(jià)的服務(wù)器即可存儲大量的數(shù)據(jù)。

2004年，Google再次對Index的格式進(jìn)行了修改，使得網(wǎng)站的響應(yīng)速度繼續(xù)提升。同年Google發(fā)表關(guān)于MapReduce的論文，通 過MapReduce + 大量廉價(jià)的服務(wù)器即可快速完成以前要使用昂貴小型機(jī)、中型機(jī)甚至是大型機(jī)才能完成的計(jì)算任務(wù)，而這顯然對于Google快速地構(gòu)建索引提供了很大的幫助。 2006年，Google發(fā)表了關(guān)于BigTable的論文（2003年開始上線），使得海量數(shù)據(jù)的分析能夠達(dá)到在線系統(tǒng)的要求了，這對于Google提 升網(wǎng)站的響應(yīng)速度起到了很大的幫助。

以上3篇論文徹底改變了業(yè)界對于海量數(shù)據(jù)的存儲、分析和檢索的方法（小道消息：Google內(nèi)部已完成了GFS、MapReduce、BigTable的替換），也奠定了Google在業(yè)界的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)地位。

在一些場景中，Google也采用MySQL來存儲數(shù)據(jù)。同樣，Google對MySQL也做了很多修改，它使用的MySQL信息可以從 https://code.google.com/p/google-mysql/ 了解。

2007年，Google將build索引的時(shí)間縮短到分鐘級，當(dāng)新網(wǎng)頁出現(xiàn)后，幾分鐘后即可在Google搜索到，同時(shí)將 Index Cluster通過Protocol Buffers對外提供Service，以供Google各種搜索（例如網(wǎng)頁、圖片、新聞、書籍等）使 用，除了Index Cluster提供的Service外，還有很多其他的Service，例如廣告、詞法檢查等。Google的一次搜索大概需要調(diào)用 內(nèi)部50個(gè)以上的Service，Service主要用C++或Java來編寫。2009年，Google的一篇 《How Google uses Linux》文章，揭示了Google在提升機(jī)器利用率方面也做了很多的努力，例如將不同資源消耗類型的應(yīng)用部署在同 一臺機(jī)器上。

在之后，Google又研發(fā)了Colossus（下一代類GFS文件系統(tǒng)）、Spanner（下一代類BigTable海量存儲和計(jì)算架構(gòu)）、實(shí)時(shí) 搜索（基于Colossus實(shí)現(xiàn)），主要都是為了提升搜索的實(shí)時(shí)性以及存儲更多數(shù)據(jù)。除了在海量數(shù)據(jù)相關(guān)技術(shù)上的革新外，Google也不斷對業(yè)界的傳統(tǒng) 技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，例如提高TCP的初始擁塞窗口值、改進(jìn)HTTP的SPDY協(xié)議、新的圖片格式WebP等。

在Google的發(fā)展過程中，其技術(shù)的改造主要圍繞在可伸縮性、性能、成本和可用性4個(gè)方面，Google不采用昂貴硬件的風(fēng)格以及領(lǐng)先其他網(wǎng)站的數(shù)據(jù)量決定了其技術(shù)改造基本都是對傳統(tǒng)的軟硬件技術(shù)的革新。

Facebook logo

Facebook目前Alexa排名第2。它采用LAMP構(gòu)建，隨著業(yè)務(wù)的發(fā)展，它也在技術(shù)上做了很多改造。

作為改造的第一步，F(xiàn)acebook首先在LAMP結(jié)構(gòu)中增加了Memcached，用來緩存各種數(shù)據(jù)，從而大幅度提升系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間以及可支撐的 訪問量，之后又增加了Services層，將News Feed、Search等較通用的功能作為Service提供給前端的PHP系統(tǒng)使用，前端的系統(tǒng) 通過Thrift訪問這些Service。Facebook采用了多種語言來編寫各種不同的Service，主要是針對不同的場景選擇合適的語言，例如 C++、Java、Erlang。

大量使用Memcached以及訪問量的不斷上漲，導(dǎo)致訪問Memcached的網(wǎng)絡(luò)流量太大，交換機(jī)無法支撐，F(xiàn)acebook通過改造采用UDP的方式來訪問Memcached，以降低單連接上的網(wǎng)絡(luò)流量。除此之外，還有其他一些改造，具體信息可以查看http://on.fb.me/8R0C。

PHP作為腳本語言，優(yōu)勢是開發(fā)簡單、易上手，劣勢是需要消耗較多的CPU和內(nèi)存。當(dāng)Facebook的訪問量增長到了一定規(guī)模后，這個(gè)劣勢就比較 突出了，于是從2007年起，F(xiàn)acebook就嘗試多種方法來解決這個(gè)問題，最后誕生于Facebook Hackathon的HipHop產(chǎn)品成功地 脫穎而出。HipHop可以自動(dòng)將PHP轉(zhuǎn)化為C++代碼，F(xiàn)acebook在使用HipHop后，同等配置的機(jī)器，可支撐的請求量是之前的6倍，CPU 的使用率平均下降了50%，從而為Facebook節(jié)省了大量主機(jī)。將來Facebook還會對HipHop進(jìn)行再次改進(jìn)，通過HipHop將PHP編譯 為bytecode，放入HipHop VM中執(zhí)行，再由HipHop VM來編譯為機(jī)器代碼，方式與JIT類似。

2009年，F(xiàn)acebook研發(fā)了BigPipe，借助此系統(tǒng)，F(xiàn)acebook成功讓網(wǎng)站的速度提升了兩倍。隨著Facebook訪問量的上 漲，收集眾多服務(wù)器上的執(zhí)行日志也開始面臨挑戰(zhàn)，于是Facebook研發(fā)了Scribe來解決此問題。對于存儲在MySQL中的數(shù)據(jù)，F(xiàn)acebook 采用垂直拆分庫和水平拆分表的方式來支撐不斷增長的數(shù)據(jù)量。作為Facebook技術(shù)體系中重要的一環(huán)，F(xiàn)acebook也對MySQL進(jìn)行了很多優(yōu)化和 改進(jìn)，例如Online Schema Change等，更多信息可見http://www.facebook.com/MySQLAtFacebook。

發(fā)展之初的Facebook采用了高端的存儲設(shè)備（例如NetApp、Akamai）來存圖片，隨著圖片不斷增加，成本也大幅提高，于是2009年 Facebook開發(fā)了Haystack來存儲圖片。Haystack可采用廉價(jià)的PC Server進(jìn)行存儲，大幅度降低了成本。

Facebook除了使用MySQL存儲數(shù)據(jù)外，近幾年也開始摸索采用新的方式。在2008年Facebook開發(fā)了Cassandra，在 Message Inbox Search中作為新的存儲方式。不過在2010年，F(xiàn)acebook又放棄了Cassandra，轉(zhuǎn)為采用HBase作為 其Messages的存儲，并在2011年將HBase應(yīng)用在了Facebook更多的項(xiàng)目上（例如Puma、ODS）。據(jù)說，現(xiàn)在Facebook更是 在嘗試將其用戶以及關(guān)系數(shù)據(jù)從MySQL遷移到HBase。

從2009年開始，F(xiàn)acebook嘗試自行設(shè)計(jì)DataCenter以及服務(wù)器，以降低其運(yùn)行成本，并對外開放了其構(gòu)建的PUE僅1.07的 DataCenter的相關(guān)技術(shù)。Facebook在技術(shù)方面的基本原則是：“在能用開源產(chǎn)品的情況下就用開源，根據(jù)情況對其進(jìn)行優(yōu)化并反饋給社區(qū)”。從 Facebook的技術(shù)發(fā)展歷程上可以看到這個(gè)原則貫徹始終，F(xiàn)acebook的技術(shù)改造也主要是圍繞在可伸縮、性能、成本和可用性4個(gè)方面。

Twitter logo

Twitter目前Alexa排名第8。在2006年誕生之時(shí)是采用Ruby On Rails+ MySQL構(gòu)建的，2007年增加了 Memcached作為Cache層，以提升響應(yīng)速度?；赗uby on Rails讓Twitter享受到了快速的開發(fā)能力，但隨著訪問量的增長，其 對CPU和內(nèi)存的消耗也讓Twitter痛苦不堪，于是Twitter做了不少改造和努力，例如編寫了一個(gè)優(yōu)化版的Ruby GC。

2008年Twitter決定逐步往Java遷移，選擇了Scala作為主力的開發(fā)語言（理由是“難以向一屋子的Ruby程序員推 銷Java”），采用Thrift作為其主要的通信框架，開發(fā)了Finagle作為其Service Framework，可將后端各種功能暴露為 Service提供給前端系統(tǒng)使用，使得前端系統(tǒng)無需關(guān)心各種不同的通信協(xié)議（例如對于使用者可以用同樣的調(diào)用服務(wù)的方式去訪問Memcache、 Redis、Thrift服務(wù)端），開發(fā)了Kestrel作為其消息中間件（替代之前用Ruby寫的Starling）。

Twitter的數(shù)據(jù)存儲一直采用MySQL，發(fā)展過程中出現(xiàn)的小插曲是，當(dāng)Facebook開源了Cassandra時(shí)，Twitter本計(jì)劃使用，但最終還是放棄，仍然保持了使用MySQL，Twitter的MySQL版本已開源（https://github.com/twitter/mysql）。Twitter也是采用分庫分表的方式來支撐大數(shù)據(jù)量，使用Memcached來Cache tweet，timeline的信息則遷移為用Redis來Cache。

2010年，Twitter在鹽湖城擁有了第一個(gè)自建的DataCenter，主要是為了增加可控性。從Twitter的發(fā)展過程看，6年來它的技術(shù)改造主要圍繞可伸縮以及可用性。

作為一家電子商務(wù)網(wǎng)站的員工，請?jiān)试S我在此介紹這個(gè)Alexa排名21的著名電子商務(wù)網(wǎng)站的技術(shù)演變。

1995年，eBay誕生，當(dāng)時(shí)采用CGI編寫，數(shù)據(jù)庫采用的是GDBM，最多只能支撐5萬件在線商品。1997年，eBay將操作系統(tǒng)從 FreeBSD遷移到Windows NT，另外將數(shù)據(jù)庫從GDBM遷移為Oracle。1999年，eBay將前端系統(tǒng)改造為Cluster（之前只有 一臺主機(jī)），采用Resonate作為負(fù)載均衡，后端的Oracle機(jī)器升級為Sun E1000小型機(jī)，同年給數(shù)據(jù)庫增加了一臺機(jī)器作為備庫，提升可用 性。前端機(jī)器隨著訪問量不斷增加還可以應(yīng)付，但數(shù)據(jù)庫機(jī)器在1999年11月時(shí)已經(jīng)達(dá)到了瓶頸（已經(jīng)不能再加CPU和內(nèi)存了），于是在11月開始將數(shù)據(jù)庫 按業(yè)務(wù)拆分為多個(gè)庫。2001-2002年，eBay將數(shù)據(jù)表進(jìn)行了水平拆分，例如按類目存儲商品，同時(shí)部署Oracle的小型機(jī)換為 Sun A3500。2002年，將整個(gè)網(wǎng)站遷移為用Java構(gòu)建，在這個(gè)階段，做了DAL框架來屏蔽數(shù)據(jù)庫分庫分表帶來的影響，同時(shí)還設(shè)計(jì)了一個(gè)開發(fā)框 架以供開發(fā)人員更好地上手進(jìn)行功能開發(fā)。從eBay的整個(gè)發(fā)展過程來看，技術(shù)改造主要圍繞在可伸縮性和可用性兩點(diǎn)。

騰訊目前Alexa排名第9。最初QQ IM采用的是單臺接入服務(wù)器來處理用戶的登錄和狀態(tài)保持，但在發(fā)展到一百萬用戶同時(shí)在線時(shí)，這臺服務(wù)器已經(jīng) 無法支撐。于是QQ IM將所有單臺服務(wù)器改造為了集群，并增加了狀態(tài)同步服務(wù)器，由其完成集群內(nèi)狀態(tài)的同步，用戶的信息存儲在MySQL中，做了分庫分 表，好友關(guān)系存儲在自行實(shí)現(xiàn)的文件存儲中。為了提升進(jìn)程間通信的效率，騰訊自行實(shí)現(xiàn)了用戶態(tài)IPC。之后騰訊將狀態(tài)同步服務(wù)器也改造為同步集群，以支撐越 來越多的在線用戶。在經(jīng)歷了前面幾次改造后，已基本能支撐千萬級別的用戶同時(shí)在線，但可用性比較差，于是騰訊對QQ IM再次進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了同城跨 IDC的容災(zāi)，加強(qiáng)了監(jiān)控和運(yùn)維系統(tǒng)的建設(shè)。此后騰訊決定對QQ IM架構(gòu)完全重寫（大概是2009年持續(xù)到現(xiàn)在），主要是為了增強(qiáng)靈活性、支持跨城市的 IDC、支撐千萬級的好友。在這次大的技術(shù)改造過程中，騰訊的數(shù)據(jù)都不再存儲于MySQL中，而是全部存儲在了自己設(shè)計(jì)的系統(tǒng)里。

從QQ  IM的技術(shù)演變來看，其技術(shù)改造主要是圍繞在可伸縮性和可用性上。

2003年，淘寶誕生，直接購買了一個(gè)商業(yè)的phpAuction的軟件，在此基礎(chǔ)上改造產(chǎn)生了淘寶。2004年，將系統(tǒng)由PHP遷移到 Java，MySQL遷移為Oracle（小型機(jī)、高端存儲設(shè)備），應(yīng)用服務(wù)器采用了WebLogic。2005-2007年的發(fā)展過程中，用JBoss 替代了WebLogic，對數(shù)據(jù)庫進(jìn)行了分庫，基于BDB做了分布式緩存，自行開發(fā)了分布式文件系統(tǒng)TFS以支持小文件的存儲，并建設(shè)了自己的CDN。 2007-2009年對應(yīng)用系統(tǒng)進(jìn)行垂直拆分，拆分后的系統(tǒng)都以Service的方式對外提供功能，對數(shù)據(jù)采用了垂直和水平拆分。

在進(jìn)行了數(shù)據(jù)的垂直和水平拆分后，Oracle產(chǎn)生的成本越來越高，于是在之后的幾年，淘寶又開始將數(shù)據(jù)逐漸從Oracle遷移到MySQL，同時(shí) 開始嘗試新型的數(shù)據(jù)存儲方案，例如采用HBase來支撐歷史交易訂單的存儲和檢索等。近幾年淘寶開始進(jìn)行Linux內(nèi)核、JVM、Nginx等軟件的修改 定制工作，同時(shí)也自行設(shè)計(jì)了低能耗服務(wù)器，同時(shí)在軟硬件上進(jìn)行優(yōu)化，以更好地降低成本。

從淘寶的整個(gè)發(fā)展過程來看，技術(shù)改造主要圍繞在可伸縮性和可用性兩點(diǎn)，現(xiàn)在也開始逐漸將精力投入在了性能和成本上。目前淘寶的Alexa排名為第14。

總結(jié)

從上面這些Alexa排名靠前網(wǎng)站的技術(shù)發(fā)展過程來看，每家網(wǎng)站由于其所承擔(dān)的業(yè)務(wù)不同、團(tuán)隊(duì)人員組成不同、做事風(fēng)格相異，在技術(shù)的不同發(fā)展階段中 會采用不同的方法來支撐業(yè)務(wù)的發(fā)展，但基本都會圍繞在可伸縮性、可用性、性能以及成本這4點(diǎn)上，在發(fā)展到比較大規(guī)模后，各網(wǎng)站在技術(shù)結(jié)構(gòu)上有了很多的相似 點(diǎn)，并且這些結(jié)構(gòu)還將繼續(xù)進(jìn)行演變。