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java架构设计面试题-统计系统-海量计数

来源:图灵教育
时间:2024-05-22 13:25:26
中小规模的计数服务(万级)

最常见的计数方案是采用缓存 + DB 的存储方案。当计数变更时,先变更计数 DB,计数加 1,然后再变更计数缓存,修改计数存储的 Memcached 或 redis。这种方案比较通用且成熟,但在高并发访问场景,支持不够友好。在互联网社交系统中,有些业务的计数变更特别频繁,比如微博 feed 的阅读数,计数的变更次数和访问次数相当,每秒十万到百万级以上的更新量,如果用 DB 存储,会给 DB 带来巨大的压力,DB 就会成为整个计数服务的瓶颈所在。即便采用聚合延迟更新 DB 的方案,由于总量特别大,同时请求均衡分散在大量不同的业务端,巨大的写压力仍然是 DB 的不可承受之重。

大型互联网场景(百万级)

直接把计数全部存储在 Redis 中,通过 hash 分拆的方式,可以大幅提升计数服务在 Redis 集群的写性能,通过主从复制,在 master 后挂载多个从库,利用读写分离,可以大幅提升计数服务在 Redis 集群的读性能。而且 Redis 有持久化机制,不会丢数据

一方面 Redis 作为通用型存储来存储计数,内存存储效率低。以存储一个 key 为 long 型 id、value 为 4 字节的计数为例,Redis 至少需要 65 个字节左右,不同版本略有差异。但这个计数理论只需要占用 12 个字节即可。内存有效负荷只有 12/65=18.5%。如果再考虑一个 long 型 id 需要存 4 个不同类型的 4 字节计数,内存有效负荷只有 (8+16)/(65*4)= 9.2%。

另一方面,Redis 所有数据均存在内存,单存储历史千亿级记录,单份数据拷贝需要 10T 以上,要考虑核心业务上 1 主 3 从,需要 40T 以上的内存,再考虑多 IDC 部署,轻松占用上百 T 内存。就按单机 100G 内存来算,计数服务就要占用上千台大内存服务器。存储成本太高。

微博、微信、抖音(亿级)

定制数据结构,共享key 紧凑存储,提升计数有效负荷率

超过阈值后数据保存到SSD硬盘,内存里存索引

冷key从SSD硬盘中读取后,放入到LRU队列中

自定义主从复制的方式,海量冷数据异步多线程并发复制