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开源项目:如何选择、使用以及二次开发?

软件开发领域有一个流行的原则:DRY,Don’t repeat yourself。翻译过来更通俗易懂:不要重复造轮子。开源项目的主要目的是共享,其实就是为了让大家不要重复造轮子,尤其是在互联网这样一个快速发展的领域,速度就是生命,引入开源项目可以节省大量的人力和时间,大大加快业务的发展速度,何乐而不为呢?

然而现实往往没有那么美好,开源项目虽然节省了大量的人力和时间,但带来的问题也不少,相信绝大部分技术人员都踩过开源软件的坑,小的影响可能是宕机半小时,大的问题可能是丢失几十万条数据,甚至灾难性的事故是全部数据都丢失。

除此以外,虽然 DRY 原则摆在那里,但实际上开源项目反而是最不遵守 DRY 原则的,重复的轮子好多,你有 MySQL,我有 PostgreSQL;你有 MongoDB,我有 Cassandra;你有 Memcached,我有 Redis;你有 Gson,我有 Jackson;你有 Angular,我有 React……总之放眼望去,其实相似的轮子很多!相似轮子太多,如何选择就成了让人头疼的问题了。

怎么办?完全不用开源项目几乎是不可能的,架构师需要更加聪明地选择和使用开源项目。形象点说:不要重复发明轮子,但要找到合适的轮子!但别忘了,如果你开的是保时捷,可别找个拖拉机的轮子。

选:如何选择一个开源项目

1. 聚焦是否满足业务

架构师在选择开源项目时,一个头疼的问题就是相似的开源项目较多,而且后面的总是要宣称比前面的更加优秀。有的架构师在选择时有点无所适从,总是会担心选择了 A 项目而错过了 B 项目。这个问题的解决方式是聚焦于是否满足业务,而不需要过于关注开源项目是否优秀

Tokyo Tyrant 的教训
在开发一个社交类业务时,我们使用了 TT(Tokyo Tyrant)开源项目,觉得既能够做缓存取代 Memcached,又有持久化存储功能,还可以取代 MySQL,觉得很强大,于是就在业务里面大量使用了。但后来的使用过程让人很郁闷,主要表现为:

  • 不能完全取代 MySQL,因此有两份存储,设计时每次都要讨论和决策究竟什么数据放 MySQL,什么数据放 TT。

  • 功能上看起来很高大上,但相应的 bug 也不少,而且有的 bug 是致命的。例如所有数据不可读,后来是自己研究源码写了一个工具才恢复了部分数据。

  • 功能确实强大,但需要花费较长时间熟悉各种细节,不熟悉随便用很容易踩坑。

后来我们反思和总结,其实当时的业务 Memcached + MySQL 完全能够满足,而且大家都熟悉,其实完全不需要引入 TT。

简单来说:如果你的业务要求 1000 TPS,那么一个 20000 TPS 和 50000 TPS 的项目是没有区别的。有的架构师可能会担心 TPS 不断上涨怎么办?其实不用过于担心,架构是可以不断演进的,等到真的需要这么高的时候再来架构重构,这里的设计决策遵循架构设计原则中的“合适原则”和”演化原则”。

2. 聚焦是否成熟

很多新的开源项目往往都会声称自己比以前的项目更加优秀:性能更高、功能更强、引入更多新概念……看起来都很诱人,但实际上都有意无意地隐藏了一个负面的问题:更加不成熟!不管多优秀的程序员写出来的项目都会有 bug,千万不要以为作者历害就没有 bug,Windows、Linux、MySQL 的开发者都是顶级的开发者,系统一样有很多 bug。

不成熟的开源项目应用到生产环境,风险极大:轻则宕机,重则宕机后重启都恢复不了,更严重的是数据丢失都找不回来。还是以我上面提到的 TT 为例:我们真的遇到异常断电后,文件被损坏,重启也恢复不了的故障。还好当时每天做了备份,于是只能用 1 天前的数据进行恢复,但当天的数据全部丢失了。后来我们花费了大量的时间和人力去看源码,自己写工具恢复了部分数据,还好这些数据不是金融相关的数据,丢失一部分问题也不大,否则就有大麻烦了。

所以在选择开源项目时,尽量选择成熟的开源项目,降低风险。

你可以从这几个方面考察开源项目是否成熟:

  • 版本号:除非特殊情况,否则不要选 0.X 版本的,至少选 1.X 版本的,版本号越高越好。

  • 使用的公司数量:一般开源项目都会把采用了自己项目的公司列在主页上,公司越大越好,数量越多越好。

  • 社区活跃度:看看社区是否活跃,发帖数、回复数、问题处理速度等。

3. 聚焦运维能力

大部分架构师在选择开源项目时,基本上都是聚焦于技术指标,例如性能、可用性、功能这些评估点,而几乎不会去关注运维方面的能力。但如果要将项目应用到线上生产环境,则运维能力是必不可少的一环,否则一旦出问题,运维、研发、测试都只能干瞪眼,求菩萨保佑了!

你可以从这几个方面去考察运维能力:

  • 开源项目日志是否齐全:有的开源项目日志只有寥寥启动停止几行,出了问题根本无法排查。

  • 开源项目是否有命令行、管理控制台等维护工具,能够看到系统运行时的情况。

  • 开源项目是否有故障检测和恢复的能力,例如告警、切换等。

如果是开源库,例如 Netty 这种网络库,本身是不具备运维能力的,那么就需要在使用库的时候将一些关键信息通过日志记录下来,例如在 Netty 的 Handler 里面打印一些关键日志。

用:如何使用开源项目

1. 深入研究,仔细测试

很多人用开源项目,其实是完完全全的“拿来主义”,看了几个 Demo,把程序跑起来就开始部署到线上应用了。这就好像看了一下开车指南,知道了方向盘是转向、油门是加速、刹车是减速,然后就开车上路了,其实是非常危险的。

Elasticsearch 的案例
我们有团队使用了 Elasticsearch,基本上是拿来就用,倒排索引是什么都不太清楚,配置都是用默认值,跑起来就上线了,结果就遇到节点 ping 时间太长,剔除异常节点太慢,导致整站访问挂掉。

MySQL 的案例
很多团队最初使用 MySQL 时,也没有怎么研究过,经常有业务部门抱怨 MySQL 太慢了。但经过定位,发现最关键的几个参数(例如,innodb_buffer_pool_size、sync_binlog、innodb_log_file_size 等)都没有配置或者配置错误,性能当然会慢。

你可以从这几方面进行研究和测试,更详细的完整方法可以参考专栏特别放送《如何高效的学习开源项目》

  • 通读开源项目的设计文档或者白皮书,了解其设计原理。

  • 核对每个配置项的作用和影响,识别出关键配置项。

  • 进行多种场景的性能测试。

  • 进行压力测试,连续跑几天,观察 CPU、内存、磁盘 I/O 等指标波动。

  • 进行故障测试:kill、断电、拔网线、重启 100 次以上、切换等。

2. 小心应用,灰度发布

假如我们做了上面的“深入研究、仔细测试”,发现没什么问题,是否就可以放心大胆地应用到线上了呢?别高兴太早,即使你的研究再深入,测试再仔细,还是要小心为妙,因为再怎么深入地研究,再怎么仔细地测试,都只能降低风险,但不可能完全覆盖所有线上场景。

Tokyo Tyrant 的教训
还是以 TT 为例,其实我们在应用之前专门安排一个高手看源码、做测试,做了大约 1 个月,但最后上线还是遇到各种问题。线上生产环境的复杂度,真的不是测试能够覆盖的,必须小心谨慎。

所以,不管研究多深入、测试多仔细、自信心多爆棚,时刻对线上环境和风险要有敬畏之心,小心驶得万年船。我们的经验就是先在非核心的业务上用,然后有经验后慢慢扩展。

3. 做好应急,以防万一

即使我们前面的工作做得非常完善和充分,也不能认为万事大吉,尤其是刚开始使用一个开源项目,运气不好可能遇到一个之前全世界的使用者从来没遇到的 bug,导致业务都无法恢复,尤其是存储方面,一旦出现问题无法恢复,可能就是致命的打击。

MongoDB 丢失数据
某个业务使用了 MongoDB,结果宕机后部分数据丢失,无法恢复,也没有其他备份,人工恢复都没办法,只能接一个用户投诉处理一个,导致 DBA 和运维从此以后都反对我们用 MongoDB,即使是尝试性的。

虽然因为一次故障就完全反对尝试是有点反应过度了,但确实故障也给我们提了一个醒:对于重要的业务或者数据,使用开源项目时,最好有另外一个比较成熟的方案做备份,尤其是数据存储。例如,如果要用 MongoDB 或者 Redis,可以用 MySQL 做备份存储。这样做虽然复杂度和成本高一些,但关键时刻能够救命!

改:如何基于开源项目做二次开发

1. 保持纯洁,加以包装

当我们发现开源项目有的地方不满足我们的需求时,自然会有一种去改改的冲动,但是怎么改是个大学问。一种方式是投入几个人从内到外全部改一遍,将其改造成完全符合我们业务需求。但这样做有几个比较严重的问题:

  • 投入太大,一般来说,Redis 这种级别的开源项目,真要自己改,至少要投入 2 个人,搞 1 个月以上。

  • 失去了跟随原项目演进的能力:改的太多,即使原有开源项目继续演进,也无法合并了,因为差异太大。

所以我的建议是不要改动原系统,而是要开发辅助系统:监控、报警、负载均衡、管理等。以 Redis 为例,如果我们想增加集群功能,则不要去改动 Redis 本身的实现,而是增加一个 proxy 层来实现。Twitter 的 Twemproxy 就是这样做的,而 Redis 到了 3.0 后本身提供了集群功能,原有的方案简单切换到 Redis 3.0 即可(详细可参考这里)。

如果实在想改到原有系统,怎么办呢?我们的建议是直接给开源项目提需求或者 bug,但弊端就是响应比较缓慢,这个就要看业务紧急程度了,如果实在太急那就只能自己改了;如果不是太急,建议做好备份或者应急手段即可。

2. 发明你要的轮子

这一点估计让你大跌眼镜,怎么讲了半天,最后又回到了“重复发明你要的轮子”呢?

其实选与不选开源项目,核心还是一个成本和收益的问题,并不是说选择开源项目就一定是最优的项目,最主要的问题是:没有完全适合你的轮子

软件领域和硬件领域最大的不同就是软件领域没有绝对的工业标准,大家都很尽兴,想怎么玩就怎么玩。不像硬件领域,你造一个尺寸与众不同的轮子,其他车都用不上,你的轮子工艺再高,质量再好也是白费;软件领域可以造很多相似的轮子,基本上能到处用。例如,把缓存从 Memcached 换成 Redis,不会有太大的问题。

除此以外,开源项目为了能够大规模应用,考虑的是通用的处理方案,而不同的业务其实差异较大,通用方案并不一定完美适合具体的某个业务。比如说 Memcached,通过一致性 Hash 提供集群功能,但是我们的一些业务,缓存如果有一台宕机,整个业务可能就被拖慢了,这就要求我们提供缓存备份的功能。但 Memcached 又没有,而 Redis 当时又没有集群功能,于是我们投入 2~4 个人花了大约 2 个月时间基于 LevelDB 的原理,自己做了一套缓存框架支持存储、备份、集群的功能,后来又在这个框架的基础上增加了跨机房同步的功能,很大程度上提升了业务的可用性水平。如果完全采用开源项目,等开源项目来实现,是不可能这么快速的,甚至开源项目完全就不支持我们的需求。

所以,如果你有钱有人有时间,投入人力去重复发明完美符合自己业务特点的轮子也是很好的选择!毕竟,很多财大气粗的公司(BAT 等)都是这样做的,否则我们也就没有那么多好用的开源项目了。



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