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| 本文作者： 宗仁 | 2016-12-19 22:33 |
雷鋒網(wǎng)按：昨天，騰訊大數(shù)據(jù)技術(shù)峰會暨KDD China技術(shù)峰會上在深圳召開，騰訊數(shù)據(jù)平臺部總經(jīng)理，首席數(shù)據(jù)專家蔣杰做了騰訊大數(shù)據(jù)平臺Angel即將全面開源的報告，雷鋒網(wǎng)現(xiàn)場摘編如下。
大家好，很多人已經(jīng)知道騰訊獲得了今年的Sort benchmark的排序的4項冠軍，很多朋友來問我，騰訊是怎么做到的，背后支撐的究竟是什么樣的技術(shù)？今天，我借這個機(jī)會，跟大伙來講講背后的一些故事。
相信很多人看過我們在很多城市機(jī)場投放的這個廣告，這個廣告里面畫的是一個賽跑的選手，排序比賽，就跟奧運(yùn)會的百米賽跑一樣，都要很快。但我想說的是，其實我們更像一個長跑選手，我們在跑馬拉松，這場馬拉松，我們跑了7年。
回顧過去幾年的比賽的成績，幾年前冠軍都是被美國企業(yè)壟斷的，最近三年則是BAT拿了冠軍。應(yīng)該說，這幾年，國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展速度不比美國慢，與此同時，以BAT為代表的國內(nèi)互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的計算能力也不落后于美國。
過去幾年，獲得冠軍的團(tuán)隊，用的基本上都是Hadoop和Spark，其實騰訊的大數(shù)據(jù)平臺，也是始于Hadoop的。我們之所以能獲得四項的冠軍，是我們經(jīng)歷了幾年的打磨，追求極致，我們希望最大限度地壓榨機(jī)器的性能。
首先，從成本的角度，只有把硬件壓榨到極致，成本才會低。我們采用的是OpenPower架構(gòu)的機(jī)器，按節(jié)點數(shù)計算，我們規(guī)模只有去年冠軍的六份一，按照今年的硬件價格，我們總的TCO成本遠(yuǎn)低于去年冠軍。
在調(diào)度層面，我們對調(diào)度算法做了深度優(yōu)化，使得每臺機(jī)器的CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)、磁盤IO等每個環(huán)節(jié)都能發(fā)揮到極致。本次比賽的其中兩項為MinuteSort，比拼的就是一分鐘內(nèi)的排序數(shù)據(jù)量，這個時間調(diào)度的效率就變得非常重要，而這兩項比賽我們比去年提升了5倍，是提升幅度最高的；這也從另一個方面說明了我們在調(diào)度效率上的領(lǐng)先性。總結(jié)為一句話，就是最大限度地壓榨了硬件的性能，才讓我們?nèi)〉眠@個成績。
目前我們用于比賽的這個集群，已經(jīng)在我們的現(xiàn)網(wǎng)中用起來了，在高性能計算、圖計算、深度學(xué)習(xí)等領(lǐng)域支撐騰訊的現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用。
回顧我們走過的7年，我們是2009年1月開始基于Hadoop來開發(fā)我們的大數(shù)據(jù)平臺，七年的征程，我們歷經(jīng)了3代平臺的發(fā)展。
2009-2011年是我們的第一代平臺，我們的第一代平臺，只支持批量計算的場景，主要就是報表，這個過程，我們重點發(fā)展了平臺的可擴(kuò)展性，我們不斷增大集群的規(guī)模，從09年的幾十臺，發(fā)展到現(xiàn)在總規(guī)模接近3萬臺。總結(jié)成幾個字，第一代就是規(guī)模化。
第二代，用三個字總結(jié)就是實時化。這是2012年到2014年。主要支持在線分析和實時計算的場景，比如實時報表，實時查詢、實時監(jiān)控等。
第三代是去年到現(xiàn)在，主要建設(shè)機(jī)器學(xué)習(xí)平臺，支持騰訊各業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)挖掘的需求。這是從數(shù)據(jù)分析到數(shù)據(jù)挖掘的轉(zhuǎn)變，三個字總結(jié)就是“智能化“。
第一代是離線計算的架構(gòu)，是基于Hadoop開發(fā)的， 我們起名叫TDW，騰訊分布式數(shù)據(jù)倉庫的意思。
社區(qū)的Hadoop迭代慢，單一集群規(guī)模小，穩(wěn)定性和易用性都很差，不能達(dá)到騰訊的要求，因此我們按騰訊的業(yè)務(wù)運(yùn)營標(biāo)準(zhǔn)，做了深度定制開發(fā)，我們著重發(fā)展集群的規(guī)模，解決Master單點瓶頸不能擴(kuò)展的問題，我們優(yōu)化了調(diào)度策略來提高Job的并發(fā)性，也加強(qiáng)HA容災(zāi)建設(shè)，還有很關(guān)鍵的一點的是，我們豐富了Hadoop的周邊生態(tài)，建設(shè)了配套的工具和產(chǎn)品來降低用戶的使用門檻，語法上，我們兼容Oracle的語法，方便騰訊各產(chǎn)品部門做程序的遷移，Hadoop大數(shù)據(jù)的性能很強(qiáng)，但是小數(shù)據(jù)分析的效率很差，我們就集成了PostgreSQL來提升小數(shù)據(jù)的分析性能，打通Hadoop和PG的訪問界限。
就這樣，我們從最開始的幾十臺、到幾百臺、到幾千臺，幾年以后，在2013年單一集群達(dá)到4400臺，2014年單一集群突破8800臺，處于業(yè)界領(lǐng)先的水平。目前我們的總規(guī)模接近3萬臺。
TDW的建成，解決了我們內(nèi)部三大業(yè)務(wù)痛點。
第一，它使我們具備了T/P級的數(shù)據(jù)處理能力，幾十億、百億級的數(shù)據(jù)量，基本上30分鐘就能算出來。
第二，它的成本很低，我們可以使用很普通的PC Server，就能達(dá)到以前小型機(jī)一樣的效果；
第三，容災(zāi)方面，原來只要有機(jī)器宕機(jī)，業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)肯定就有影響，各種報表、數(shù)據(jù)查詢，都出不來。現(xiàn)在TDW的機(jī)器宕機(jī)，業(yè)務(wù)完全無感知，系統(tǒng)會自動做切換、數(shù)據(jù)備份等等的事情。
正是解決了業(yè)務(wù)的這些痛點，業(yè)務(wù)部門都愿意把計算遷移到TDW。到2012年底，我們把所有原來在Oracle和mysql上跑的報表都切換到TDW。
TDW的建成，讓我們具備了融合所有產(chǎn)品平臺的數(shù)據(jù)的能力。
以前的各產(chǎn)品的數(shù)據(jù)都是分散在各自的DB里面的，是一個個數(shù)據(jù)孤島，現(xiàn)在，我們以用戶為中心，建成了十億用戶量級、每個用戶萬維特征的用戶畫像體系。
以前的用戶畫像，只有十幾個維度主要就是用戶的一些基礎(chǔ)屬性，比如年齡、性別、地域等，以前構(gòu)建一次要耗費(fèi)很多天，數(shù)據(jù)都是按月更新，有了TDW，我們每天更新一次。這個用戶畫像，應(yīng)用在騰訊所有跟精準(zhǔn)推薦相關(guān)的產(chǎn)品里面。
再舉個推薦的例子。推薦相信大家現(xiàn)在都耳熟能詳，但是放在6年前，這還是一個剛剛新興起的應(yīng)用；TDW為我們提供了一個快速切入快速支撐的能力。通過 MapReduce的編程范式，基于TDW 的平臺，我們可以專注于各種推薦算法邏輯本身的實現(xiàn)，比如大家常見的CF, MF, LR 這些算法，以及各種 hash 聚類算法；這個時候的推薦技術(shù)，面對海量的用戶群體訪問，更多還是基于一種實時查詢的服務(wù)方式。
第一代平臺解決了量大的痛點，但是在速度方面還有問題，數(shù)據(jù)是離線的，任務(wù)計算是離線的，實時性差。所以，我們建設(shè)了第二代的大數(shù)據(jù)平臺。在第一代基礎(chǔ)上，集成了Spark，同時，還融合了Storm流式計算的框架。這一代平臺的集成，讓我們的計算的粒度從原來的小時，發(fā)展到分鐘，直至秒級。
數(shù)據(jù)采集方面，我們構(gòu)建了TDBank，讓原來通過接口機(jī)傳文件的方式，T+1的粒度，變成了毫秒級的實時采集。在這個采集平臺里面，我們自研的消息中間件，每天采集的消息條數(shù)超過6.5萬億，可以說是世界上消息量最大的消息中間件。同時，我們還有高可靠版本的消息中間件，能支持像金融、計費(fèi)等高一致性的需求，保證消息不丟。
在資源調(diào)度層面，我們基于Yarn，發(fā)展了我們的Gaia調(diào)度平臺，Yarn只支持CPU和內(nèi)存的維度，而我們的Gaia還支持網(wǎng)絡(luò)以及磁盤IO的維度，Yarn只支撐離線計算，Gaia能支持在線的場景，另外，我們還支持doctor，我們平臺現(xiàn)在每天有1.5億container。
再拿剛才提到的推薦例子，基于第一代平臺的推薦應(yīng)用會碰到2個問題，一個是隨著用戶量，訪問量的增多，產(chǎn)生的數(shù)據(jù)會越來越多，多到在有限的時間根本不可能批處理的計算完，還有一點是用戶的行為模式變化很快，需要更快的去更新各種維度的用戶畫像；數(shù)據(jù)的實時采集讓用戶行為，實時畫像的計算成為可能，這構(gòu)成了流式計算的 數(shù)據(jù)流，分布式的流式計算實時更新各個維度的統(tǒng)計量，進(jìn)一步形成了推薦算法的實時訓(xùn)練數(shù)據(jù)，從而把上一代的 offline 的推薦系統(tǒng)變成了 online 的實時推薦系統(tǒng)。在廣告的推薦應(yīng)用上，我們可以看到每一次的實時加快，都帶來了更大的點擊率提升。
第二代的平臺，實時性和體量方面，都能滿足絕大多數(shù)業(yè)務(wù)需求。但隨著我們的數(shù)據(jù)量越來越大，我們的瓶頸很快也出現(xiàn)了。我們在Spark上做數(shù)據(jù)訓(xùn)練的時候，每一輪的迭代，在更新數(shù)據(jù)的時候，都會遇到網(wǎng)絡(luò)方面的瓶頸，因為更新數(shù)據(jù)的地方是一個單點，如果數(shù)據(jù)的維度很大，這套框架就無法支撐。
在我們的實際應(yīng)用中，千萬級的維度，都可以run得不錯，但是上了億級，性能就非常低了，甚至跑不出來。
所以，我們必須要建設(shè)一個能支持超大規(guī)模數(shù)據(jù)集的一套系統(tǒng)，能滿足billion級別的維度的數(shù)據(jù)訓(xùn)練，而且，這個系統(tǒng)必須能滿足我們現(xiàn)網(wǎng)應(yīng)用需求的一個工業(yè)級的系統(tǒng)。它能解決big data，以及big model的需求，它既能做數(shù)據(jù)并行，也能做模型并行。
一個是基于第二代平臺的基礎(chǔ)上做演進(jìn)，解決大規(guī)模參數(shù)交換的問題。另外一個，就是新建設(shè)一個高性能的計算框架。
我們看了當(dāng)時業(yè)內(nèi)比較流行的幾個產(chǎn)品
GraphLab，主要做圖模型，容錯差；
Google的Distbelief，還沒開源；
還有CMU Eric Xing的Petuum，當(dāng)時很火，不過它更多是一個實驗室的產(chǎn)品，易用性和穩(wěn)定性達(dá)不到我們的要求。
看了一圈，我們決定自研，走自研的路。我們前兩代都是基于開源的，第三代則開始了自研的歷程。其實在第二代，我們已經(jīng)嘗試自研，我們消息中間件，不論是高性能的，還是高可靠的版本，都是我們自研的。他們經(jīng)歷了騰訊億萬流量的考驗，這也給了我們在自研方面很大的信心。因此，第三代整體的計算框架方面，我們也走了自研的道路。第三代的平臺，核心是一個叫Angel的高性能計算平臺。我們聚焦在高性能的計算框架方面，同時，也是我們往機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)演進(jìn)的一個路線。
相比第二代，第三代的計算框架，可以支持10億級維度的算法訓(xùn)練，由以前的數(shù)據(jù)并行，到可以支持模型并行。
同時，我們第三代的平臺，還支持GPU深度學(xué)習(xí)，支持文本、語音、圖像等非結(jié)構(gòu)化的數(shù)據(jù)。
Angel是基于參數(shù)服務(wù)器的一個架構(gòu)，它跑在我們的Gaia平臺上面的。它支持BSP、SSP、ASP三種計算模式；
支持?jǐn)?shù)據(jù)并行以及工業(yè)界更看重的模型并行，因為我們主要碰到的還是模型大的問題；
另外，在網(wǎng)絡(luò)上我們有個原創(chuàng)的嘗試，我們用了港科大楊老師的團(tuán)隊做的諸葛弩來做網(wǎng)絡(luò)調(diào)度。ParameterServer優(yōu)先服務(wù)較慢的Worker，當(dāng)模型較大時，能明顯降低等待時間，任務(wù)總體耗時下降5%~15%。
Angel提供很豐富的算法，支持LR、SVM、LDA、GDBT等等，并且集成了非常豐富的數(shù)學(xué)函數(shù)庫。
另外，還提供非常友好的編程界面，能跟Spark、MR對接，你能像用MR、Spark一樣編程。
Angel跟其他平臺相比，比如Petuum，和spark等，就我們的測試結(jié)果，在同等量級下，Angel的性能要優(yōu)于其他平臺。比如我們用Netflix的數(shù)據(jù)跑的SGD算法，大家看一下這個圖的對比。
同時，Angel更適合超大規(guī)模的數(shù)據(jù)訓(xùn)練。目前Angel支持了很多騰訊內(nèi)部的現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)。這里舉兩個例子，比如，在構(gòu)建用戶畫像方面，以前都是基于Hadoop和Spark來做，跑一次模型要1天甚至幾天，話題只有1k；而在Angel上，20多億文檔、幾百萬個詞，3000億的token，1個小時就跑完了。
以前Spark能跑的，現(xiàn)在Angel快幾十倍；以前Spark跑不了的，Angel也能輕松跑出來。再看一個case，視頻的點擊預(yù)測，同等數(shù)據(jù)量下，Angel的性能是Spark的44倍以上。用了Angel以后，我們維度從千萬擴(kuò)展到億，訓(xùn)練時間從天縮短到半小時，而準(zhǔn)確度也有不小的提升。
Angel不僅僅是一個只做并行計算的平臺，它更是一個生態(tài)。
我們圍繞Angel，建立了一個小生態(tài)圈，它支持Spark之上的MLLib，支持上億的維度的訓(xùn)練；我們也支持更復(fù)雜的圖計算模型；同時支持Caffe、TensorFlow、Torch等深度學(xué)習(xí)框架，實現(xiàn)這些框架的多機(jī)多卡的應(yīng)用場景。
各位，臨近尾聲了，我想總結(jié)一下騰訊大數(shù)據(jù)平臺發(fā)展的三個階段：
我們從離線計算起步，經(jīng)過實時計算階段，進(jìn)入了機(jī)器學(xué)習(xí)的時代。
我們從跟隨開源，發(fā)展到自研，我們的發(fā)展歷經(jīng)了規(guī)模化、實時化，以及智能化的變遷。最后，我要借這個機(jī)會跟大家公布一個消息，那就是：我們的大數(shù)據(jù)平臺將全面開源。
我們會在明年上半年把Angel以及Angel周邊的系統(tǒng)進(jìn)行開源。我們平臺源自開源，我們的發(fā)展離不開開源，所以我們會以最大的力度擁抱開源。
其實在開源的道路上，我們一直都在參與：
我們第一代平臺的核心，TDW-Hive，已經(jīng)在2014年就開源了；
我們還在很多社區(qū)項目貢獻(xiàn)了很多核心代碼，培養(yǎng)了好幾個committer。
而未來，我們的開源力度只會越來越大。
在雷鋒網(wǎng)眼里，Angel是騰訊完全自主的大數(shù)據(jù)平臺，按照騰訊的說法無論是在性能還是實用性，Angel比其它平臺都有很大的優(yōu)勢，但讓業(yè)界為之震驚的還是騰訊將其開源，而且開源的力度也是騰訊過去2代計算平臺無法比擬的，毋庸置疑，對下游廠商來講，這是一個利好消息。
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