鹅厂存储往事

▉ QZone告急，临危受命

2005年，是中国第二次互联网浪潮的发始之年。刚刚从破碎泡沫中走出的互联网产业，逐渐迎来了“web 2.0”时代。

这个时代的特征，就是去中心化、开放和共享。

越来越多的互联网用户，开始以兴趣为聚合点，组成社群，分享生活，发表观点。他们积极参与话题讨论，渴望获得关注和认同。

在这样的背景下，社交网络应用开始迅速崛起。最具代表性的，就是腾讯推出的QQ空间（QZone）。

QQ空间，作为“展示自我和与他人互动的平台”，推出之后获得了极好的反馈，用户数量快速增长，平台活跃度不断攀升。

根据当时的数据统计，QQ空间上线的3个季度，注册用户数就突破了5000万，月活跃用户数约2300万，日访问人数超过1300万。

用户数量的增长，意味着内容的增长。当时，用户在QQ空间上传的海量图片、文件、头像等UGC数据，对腾讯的存储能力提出了巨大的考验。

当时的腾讯，并没有统一的存储产品和技术平台，各个业务部门都是自建存储系统，自给自足。

这种方式，对于QQ空间这种爆款产品来说，显然是无法满足要求。它带来的直接后果就是，空间开启速度越来越慢，用户体验越来越差，投诉也越来越多。

当时，业务团队购买存储服务器的速度，根本赶不上用户增长的速度。

最典型的例子，就是那时候QQ空间只允许所有用户每天上传800万张图片，只有黄钻用户才可以无限上传。

与此同时，竞争对手窥觑QQ空间的业务增长，很快推出了相应的竞品，意图趁机抢夺用户。

内忧外患之下，一支新成立的年轻团队站了出来，勇挑重担。

这个团队，就是后来被誉为腾讯公司内部“黄埔军校”的存储技术团队。团队的首任组长，就是现在的集团副总裁姚星。

团队成立之后的首要任务，就是解决QQ空间发展所带来的存储瓶颈问题。

当时，面对海量数据存储的难题，不仅是国内，就连海外也没有什么可供参考的成熟经验。唯一可供存储技术团队借鉴的，就是此前谷歌公司发表的那几篇关于BigTable、GFS和MapReduce的论文。

如果稍微了解一点大数据知识，就会知道，这几篇论文是海量数据存储技术的经典之作。谷歌作为一家搜索引擎公司，当时的主要目的，是从昂贵的企业级存储转向大规模廉价分布式存储，以更低的成本，满足搜索引擎业务的需求。

这个目的，显然和腾讯存储技术团队是一致的。

借鉴经验之后，也是团队成立的第二年，他们就上线了自主研发的TFS存储系统，全面接管了QQ空间的相册业务。

TFS系统上线之后，虽然缓解了业务部门的存储压力，但并没有彻底解决问题。当时，系统仍然会出现比较高的延迟，影响用户的体验。

高延时的原因，主要是因为相册业务和搜索引擎业务之间存在区别。相册业务中，图片的数据体量更小，索引密集度更高，所以难度更大，完全照搬搜索引擎模式并不可行。

于是，存储技术团队在TFS系统基础上进行持续改进，推出了适合不同图片存储场景的系统。其中包括支持实时回收的CTFS系统、基于HDD的键值对TDB存储平台等。

终于，在持续的改进下，存储技术团队彻底解决了QQ空间的存储瓶颈问题。

2009年，QQ空间成为排在网络游戏之后的腾讯第二大收入贡献部门，并且获得了该年度的腾讯合作文化奖。

这个成绩的背后，存储技术团队功不可没。

2009年腾讯存储技术团队合影

2009年，SNS游戏QQ农场正式推出，掀起了全民偷菜的热潮。当时，农场的访问量巨大，在每秒数万的并发访问下，腾讯的底层存储系统的延时和请求吞吐压力非常大，服务器数度崩溃。

当时的腾讯，基本上把公司所有闲置服务器都用在QQ农场上，但仍远远不够，需要大量采购服务器。

存储技术团队一方面疯狂扩容设备，另一方面基于数据规模不太大但是访问量极高的业务特点，快速研发了全内存的分布式存储系统。在保障数据安全可靠的前提下，系统的并发访问性能得到极大提升。

快速上线、快速验证、完全自研，存储技术团队“hold”住了局面，再立大功。

▉ 一波渐平，一波又起

第一阶段使命的完成，使得存储技术团队积累了丰富的经验。团队成员的架构设计能力和开发能力也得到了充分的锻炼。

很快，他们又迎来了一项新的挑战。这次遇到的，是带宽问题。

2011年，在QQ相册等大体量业务快速增长的刺激下，腾讯的数据存储量达到了50PB。

这是一个标志性的事件。

当时，腾讯所有的数据中心都在深圳。那时候骨干网络的带宽很小，QQ相册高峰时占用40-50Gbps，而1G的流量对公司的网络就已经是很大的负担了。

于是，腾讯必须将海量的业务数据分散到全国各地，缓解访问带宽的压力，同时降低成本。

存储平台当时启动了相册一通点等项目，海量业务数据开始从深圳向西安、杭州、广州、上海等地数据迁移，访问带宽也同时调度到天津、南京、东莞等成本更低的一通机房。

当时存储技术团队搬迁的第一台设备，数据量是100TB。在现在看来，100TB并不是很大，但是当时已经是腾讯有史以来最大的一次数据搬迁了。

更让人意料之外的是，存储团队搬迁这些数据的方法，并不是通过专线（因为怕影响公司正常业务），而是通过后半夜闲时的公网出口。他们采用蚂蚁搬家式的数据迁移方法，一点一点把数据拷贝到异地数据中心。

后来，随着数据迁移工作的逐步完成，腾讯存储网络的带宽压力明显缓解，成本也得到了有效控制。

到了2015年左右，腾讯存储技术团队又迎来了一个新的问题——数据太多了。

那时候，腾讯的数据总量逐渐到了500PB的量级。随着时间的推移，此前用户上传的大量数据，都成了冷数据。所谓冷数据，就是很少去读取的数据。

这些冷数据占用了大量的存储空间，为了容灾，还进行多重备份，更加消耗资源。

于是，存储技术团队就开始做分级存储。他们优化了系统的分布式存储架构，研发BTFS平台，把数据从三副本降到1.33份的纠删存储。他们将QQ相册、微云，邮件附件等产品中的历史数据放到BTFS里面去，以此来降低存储成本。

除此之外，他们还在数据访问量不大的存储服务器上做虚拟化，利用空闲的CPU资源跑计算负载，例如图片的编解码等，充分提升资源的利用率。

▉ 微信崛起，存储助力

在QQ空间之后，腾讯TFS系统逐渐开始为QQ、邮箱、微云等提供存储服务，成为整个腾讯的基础数据存储平台。

2013年，腾讯正式发布了微信，开启了新一轮的移动社交网络大战。微信的数据存储需求，同样依赖于TFS系统。

用户使用微信，除了文字之外，还会发送海量的图片、音频、视频，甚至红包。这些操作全部离不开对存储系统的读写。发朋友圈也是一样，背后离不开存储系统的支持。

2014年的春节，用户数快速增长的微信，以及它背后的TFS，迎来了一场载入中国互联网发展史册的大考——有史以来第一次的红包大战。这场大战当时有800万用户参与，业务团队和存储技术团队感受到了前所未有的压力。

压力最大的时刻，就是大年三十晚上12点那个时间段，数以亿计的用户会发送祝福，造成井喷级的高并发数据读写需求。如果系统能力不足以应对，就会全面崩溃，影响用户体验，损害腾讯和微信在用户心中的形象，失去用户的信赖。

为了应对这种情况，存储技术团队对系统进行了能力深度挖潜，竭尽全力将磁盘的读写能力开发到极致。与此同时，他们联合微信团队制定了各种柔性策略，开发了很多定制化的服务，也专门开发了服务于微信业务的系统。最终，他们承受住了考验，涉险过关。

后来，到了2015年春节，微信月活跃用户达到5亿，激烈的红包大战再次打响。这次，积累了丰富经验的存储技术团队胸有成竹，交上了更完美的答卷。

▉ 业务开放，发力B端

随着腾讯存储系统的不断成熟，加之2012年之后逐渐开始的云计算趋势，腾讯开始考虑将TFS存储业务面向外部开放，服务第三方业务，争夺B端企业用户市场。

初期腾讯云基于已有的存储访问接口和平台架构对外提供服务。经过一段时间的运营，腾讯云发现外部第三方业务在体验、可用性、成本等诸多运营方面有极高的要求。

因此，为支撑云的需求场景，腾讯云对存储的接入层和索引层架构进行重构，架构扁平，模块精简。同时，腾讯云存储开始舍弃私有接口，转为兼容AWS S3接口与功能。

重构后，存储架构的开放能力得到了进一步提升，支撑了腾讯云COS（Cloud Object Storage）业务近几年的发展。

在腾讯看来，对云的理解是不断加深的过程。他们认识到，仅有不错的存储平台并不够，必须深入研究各个行业的需求场景，提供功能、性能、质量和价格要求不同的服务，才能够获得用户的认可。

▉ Yotta问世，无限赋能

2017年，腾讯云的数据量突破一个EB，成为腾讯存储历史上的一个标志性节点。

为了应对未来云计算业务的挑战，腾讯存储团队开始了一个宏大的计划——启动全新的存储架构平台YottaStore的开发。

最开始的时候，存储团队内部打算给新平台取名为BlobStorage。Blob的意思是一大块连续的二进制数据，像一个视频文件就是一个Blob数据。

显然，这是大家印象中程序员的”正常操作”，但最终这个名字被确定为YottaStore。

对于做存储的同学来说，经常会跟GB、TB、PB、EB这些概念打交道。现在全球互联网巨头公司的数据量基本都是在EB这个量级。EB上面是ZB，全球互联网巨头数据加起来也就几个ZB。ZB再往上，就是YB，也就是YottaByte。目前全世界所有的数据加起来，也不超过一个YottaByte。

毫无疑问，这个名字体现了腾讯对这个系统的期待，寄予了厚望。

除了足够大之外，Yotta的中文译名是“有他”，可以给人安全可靠放心的感觉。在腾讯内部，就有“存储有他，能力无限”的说法。

YottaStore从2018年开始启动研发，2019年正式上线，完全由腾讯自主研发完成。上线同年，就获得了公司级的业务突破奖。

作为一个云存储系统，YottaStore的能力可以说是非常强悍：

• 集群规模

YottaStore是一个云原生的数据存储系统，这个系统的理论极限是一个集群可以管理超上千万台服务器。而要管理这上千万台的机器，元数据管理只需要用600G左右的空间，仅用一台机器就能存下索引结构，这在业界绝无仅有。

• 资源利用率

当集群规模非常大的时候，1%的剩余空间量都非常大。所以，YottaStore将硬盘利用率提升到很高的水平，配合实时回收机制，有效数据占比达90%以上。这在业界非常少见。

另外，由于大集群的全集群均衡能力，服务器资源使用均衡，所以资源使用率也可以做得很高。服务器硬件可以最低位配置，所有尖峰流量在这个超大的池子里，波澜不惊。

所以，无论是成本，还是服务能力，都很大程度受益于超大规模集群带来的红利。

• 灵活性

YottaStore单集群可以零研发成本同时支持各种不同的冗余模式，像两副本、三副本、四副本、五副本，任意的EC编码，任意的M、加任意的N、任意的算法；单AZ、双AZ、多AZ，也都可以灵活支持。

另外，整个集群可以自适应各种各样不同的机型，包括JBOD；各种硬盘介质，如磁带、HDD、SSD等，存储的拓扑结构、混合部署也都可以任意指定。

这样的灵活性在业界首屈一指。

• 运营能力

以存储节点迭代升级为例，十万百万规模的一个集群，上线升级速度都是一样的。如果是同构的数据格式，分钟级就可以完成整个升级过程。如果是异构的数据格式，集群可以在短时间内自动将数据格式透明收敛到最新版。

• 可用性

可用性达到“数个9”很容易，但是达到100%非常难。例如机房网络抖动，如果容错做的不够好，就很容易出现失败。

YottaStore开始上线大规模支撑业务的前三个月，一直维持100%的可用性。到现在一年半了，系统一直单人值周零故障运行，在业界是极少见的。

• 成本控制
  

基于前文所述的在超大规模集群和超高资源利用率上的技术突破，随着资源利用率的增高，YottaStore的单位存储成本不断降低。

磁盘容量扩大，单机磁盘数变多，密度增高，成本也随之降低。此外，CPU、网卡等新硬件的变化都会导致成本降低。

针对海量小文件的用户场景，YottaStore采用多种冗余和数据组织策略持续优化成本。

综上所述，YottaStore是一个拥有强大能力的超级存储架构平台。目前 ，YottaStore已经全面上线并支撑腾讯内外部的存储业务，运行质量远超SLA。

基于YottaStore存储系统的腾讯云对象存储COS平台，正在为快手、OPPO、小红书、海康、猎豹、58同城等几十多万个企业客户提供可靠的存储服务，整体数据量高达EB级别。

▉ 结语

回顾腾讯存储技术的整个发展历程，不由令人心生感慨。

15年前，腾讯存储团队成立的时候，一定不曾想到，自己会走过这么蜿蜒曲折的发展之路。

他们不会想到，自己所在的公司会推出比QQ空间更爆款的产品，自己会面对更严峻的考验。

他们不会想到，自己的使命，从服务内部，到服务外部，从服务C端，到服务B端，不断转变。

他们不会想到，自己开发的存储系统，数据体量规模竟然会从PB到EB，覆盖全球范围内30多个region，拥有上万台服务器。

他们不会想到，自己所在的团队，会成为整个公司的“黄埔”军校，走出了无数的技术专家和管理干部。

时代就是这样，前进的步伐太快，永远超出常人的想象。

能够拥有这样的成绩并非偶然。成绩的背后，既离不开他们对用户需求的精准把握，也离不开对产品性能的极致挖潜，更离不开对技术梦想的执着追求。

存储的战争还没有结束，只是进入了一个新的阶段。

未来，有新的挑战在等待着他们。也有新的机遇，在召唤着他们。再过15年，又会发生什么样的故事？不如让时间来告诉我们答案吧。

—— 全文完 ——