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腾讯OA基础服务使用C# 开发的千万级应用

网络 2016/9/7 9:25:46
话说昨天的港股发生了一件大事，腾讯成为亚洲市值最高的公司，在这历史性的一刻，作为在鹅厂工作的C# 程序员，也应该让世人了解下C# 并不是那么没有市场。在鹅厂，代码构成中60%以上是C++, C#也有10%左右的份额，后续的文章中我会和你继续分享，当然如果你有兴趣加入鹅厂会更快获取类似信息，需要可以找我内推。小二计划写几篇文章来让大家正确的认识下C#。
当我们还没来得及把自己的梦想捂热的时候，伟大的王老师一语惊醒了所有吃瓜的围观群众——人嘛，光着眼于梦想是不行滴，还是要先定一个能达到的小目标。一个一天处理5000万级别的应用,换算成每秒578个请求,当然应用不会这么平淡，有高峰有低谷，不过这也不是很难达到的目标，我们就来看看这样的一个小目标如何实现，这里分享的是我的一个真实案例：腾讯OA基础服务，简称TOF。
首先给出一个直观的数据，让大家有个初步的印象。

2015-11-5 这天的组织架构API的请求数达到36535867,超过了三千万的请求，这天的总请求数48922122，接近五千万的请求。
你很难想象到TOF使用的是.NET技术构建的，能够在每天几千万请求，可以媲美同样是.NET技术构建的StackOverflow社区，不过确实我也使用了大量StackOverflow开源的.NET技术，架构上也非常像StackOverflow。下面列下硬件列表：
·6台数据库服务器（6台SQL Server），其中3台SQL Server 2012 Always集群式核心数据库使用的是物理服务器
·12台Web服务器（IIS7.5），服务器是IT云VD-6机器（8核32G内存）
·2台分布式缓存服务器（Redis），服务器是IT云VD-5机器（4核16G内存）
·8台应用服务器（处理TOF的核心业务，使用WCF服务构建），服务器是IT云VD-6机器（8核32G内存）
·IT云提供的负载均衡服务器（LVS集群）
这些服务器都是虚拟化的服务器，腾讯IT有个内部的私有云平台的机器，比StackOverflow的服务器比起来要弱很多。但是我在程序的架构和性能优化方面做了很多，程序架构上采用微服务架构的思想，一图胜千言，下面给出TOF的架构图：

上面是总体的架构图，那么每个具体的服务又遵循了单体应用的架构，使用的是N层服务，一图胜千言，下面给出TOF的服务架构图。

负载均衡（LVS）
负载均衡使用的LVS和tlinux，负载均衡器使用的是IT云的LVS集群，通过IT云进行管理
Web层架构（IIS 7.5，ASP.Net MVC 5.2.1，和.Net 4.5.2）
TOF经过负载均衡层导入流量到12台Web服务器, 分区域部署在2个地区，Web层通过WCF服务同后端的业务服务交互。
服务层（WCF 4.5， Net 4.5.2）
在整体逻辑架构图上可以清晰的看到，紧挨着Web层的是服务层（部署在Window服务器Windows 2008 R2上）。服务层基于WCF实现的微服务架构。为了提升这服务做了非常多的冗余，每个服务都有至少３个实例。
缓存（Redis）
TOF在缓存层用Redis，Redis服务器16G内存，采用master/slave结构部署，尽管每天2500万的ops，每个实例的CPU使用率也在2%之下。
Redis所在服务器有L1/L2高速缓存，Web服务的HTTP缓存设置在一级缓存L1中，Redis缓存在二级缓存L2。当用户访问在一级缓存L1中未命中后会去二级缓存中的Redis取值，如果web服务在L1和L2两级缓存都未命中，则会直接去原始数据源获取（比如，数据库查询，API回调等），然后并把获取到的结果缓存到本地和Redis中，这时其它服务未命中L1高速缓存便会去二级缓存L2/Redis中获取，节省了调用数据库查询或者API回调的访问时间。
OA登陆和组织架构都有自己的L1/L2高速缓存，通过L1缓存Key前缀、L2/Redis缓存数据库ID。
贴张Redis缓存服务已经运行445天，处理了110亿的请求的监控图：

数据库（SQL Server）
SQL Server是TOF唯一的源数据库，所有Redis的数据都来自SQL Server。使用微软的SQL Server监控组件AlwaysOn Availability Groups部署了一个SQL Server集群。服务器集群的配置也比较低4核32G 的A5机器。　
所有数据库过去24小时CPU监控图如图所示，大部分情况CPU使用率较低，偶尔做下缓存任务时会高些。

细心的朋友可能看出上图就是使用StackOverflow开源的Opserver所采集的数据。
.NET应用程序性能优化
TOF系统属于高并发的系统，使用系统默认的配置是不行的，需要对操作系统和.NET框架做优化：
- Windows优化：调整tcp连接数，保证系统层面保证服务的不受限于操作系统，调整操作系统的TCP/IP参数，比如把Time_Wait 时间窗口2分钟à45秒，可用的端口数调整到65535，默认才5024个，对一个大并发的系统来说远远不够。
- Web服务器优化：根据服务器的CPU核数调整进程数和HTTP层相关配置。
- WCF框架的参数优化：
1. 采取NETTCP绑定，保证框架通信的高效率
2. 序列化：xml -> rest\json ->protobuf，适配器模式，使用protobuf替代wcf默认的二进制序列化，这里就可以6倍的性能提升。
3. 根据服务流量调整WCF流量限制配置的值　
总体来说，TOF整体架构并没有采用那些非常高端的技术，使用的都是非常普通的.NET技术，混合使用Windows/Linux和开源技术照样可以打造高性能高并发的应用系统。
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