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douniu's Introduction

一、项目简介

项目地址:https://github.com/Dou-Niu/douniu

斗牛短视频后端基于go-zero框架开发的一款微服务Web端短视频应用,本项目使用七牛云对象存储(Kodo) 对视频,图片进行存储,智能多媒体服务(Dora)对视频进行处理,Redis作为缓存,Kafka进行异步处理和流量削峰,Etcd作为服务发现与注册中心。同时项目还具有良好的可观测性,使用Jaeger进行全链路追踪,Promethues+Grafana对服务进行性能监控,filebeat+go-stash+elasticsearch+kibana采集日志并且进行可视化呈现,使用docker-compose、Github Action进行CI/CD流程,最后使用traefik作为网关对服务进行负载均衡和转发

二、团队分工

三、项目实现

3.1 项目演示

3.2 需求分析

3.2.1 用户需求分析

  1. 手机号+验证码一键注册/登录,手机号+密码登录
  2. 能查看自己和其他用户的基本信息
  3. 能修改自己的昵称、头像、背景图
  4. 忘记密码了能重置,登录后能修改自己的密码

3.2.2 视频需求分析

  1. 视频feed流响应速度要快
  2. 用户能自己上传视频和删除视频
  3. 能根据热度或者时间对视频排序
  4. 关键词搜索视频
  5. 对视频进行分区展示

3.2.3 点赞需求分析

  1. 能对视频点赞/取消赞
  2. 点赞/取消赞不能卡顿

3.2.4 评论需求分析

  1. 用户能对视频评论和嵌套评论其他用户的评论
  2. 评论的内容要做管控

3.2.5 关注需求分析

  1. 用户能关注/取关其他用户
  2. 用户能查看自己的关注列表

3.2.6 聊天需求分析

  1. 用户能与好友(互相关注)进行简易聊天

3.3 技术选型

后端:

功能 实现
http框架 go-zero
rpc框架 go-zero
数据库 MySQL,Redis
搜索引擎 elasticsearch
注册中心 etcd
对象存储 七牛云Kodo
视频处理 七牛云Dora
链路追踪 jaeger
服务监控 prometheus,grafana
消息队列 kafka
日志搜集 filebeat,go-stash,elasticsearch,kibana
网关 traefik
部署 Docker,docer-compose
CI/CD Github Action

3.4 架构设计

3.4.1 系统架构

img

3.4.2 业务架构

img

3.4.3 OpenTelemetry

3.4.3.1 链路追踪

使用jaeger作为链路追踪,jaeger专门设计用于跟踪分布式应用程序中的请求,可以帮助理解多个服务之间的交互,并可视化请求在不同服务之间的流动

img

3.4.3.2日志搜集

日志是故障排查中非常重要的数据来源。当系统出现故障时,管理员可以通过查看日志文件来定位问题所在。也可以帮助管理员对系统进行性能调优。通过分析日志数据,管理员可以了解系统的瓶颈所在。

img

filebeat收集业务日志,然后将日志输出到kafka中作为缓冲,go-stash获取kafka 中日志根据配置过滤字段,然后将过滤后的字段输出到elasticsearch中,最后由kibana负责呈现日志

img

3.4.3.3 服务监控

Prometheus和Grafana的结合提供了实时多维度性能监控,使用简单且高度可扩展的工具,Prometheus收集并存储数据,支持警报和通知,而Grafana提供强大的数据可视化功能,这一组合使开发人员能够迅速发现问题、优化性能,同时保持系统的稳定性和可靠性。

img

grafana进行可视化呈现

img

3.4.5 数据库设计

img

垂直分库,根据微服务的设计将不同的服务拆分到多个库中,创建了合适的索引,提高整体系统的安全性和性能

3.5 项目亮点

3.5.1 接入腾讯云SMS短信服务

img

支持了用户手机号一键注册/登录,提升了用户体验感

3.5.2 接入七牛云Kodo和Doro对视频进行处理

将用户上传的视频存储到Kodo,再利用Doro对视频进行转码和截帧等相关操作

3.5.3 视频的最新/热度排序

利用redis的Zset结构,其中Score存储时间戳/热度值,就可以做到相应的排序规则

热度是基于评论、点赞、收藏、时间,各取权值,来合成热度的

3.5.4 评论嵌套

实现了用户评论嵌套的功能

3.5.5 视频关键词搜索

将视频信息存储到ElasticSearch中,为用户提供一个搜索界面,以便他们可以执行关键字搜索,同时支持排序和分页

3.6 性能优化

3.6.1 缓存

使用go-zero设计的缓存系统,使用redis对mysql中的信息做了缓存,减少了对后端存储的访问,减轻了数据库和服务器的压力

使用go-zero提供的缓存系统既提高了开发效率,又避免了缓存击穿、缓存穿透、缓存雪崩等问题

利用zset+协程批量并发查询缓存,极大提高了系统响应速度

3.6.2 并发操作

对于多个可以并行请求处理的逻辑,比如请求rpc,写入mysql、redis、es。我们均采用了协程并发调用,使串行变为并行,极大缩短了响应时间。

因此我们使用go-zero提供的并发组件mapreduce进行并发操作,将响应时间大大降低

3.6.3 分页

对视频feed流、关注列表、点赞/收藏视频列表、评论均做了分页处理,显著降低页面加载时间

3.6.4 使用Kafka进行异步处理和流量削峰

当用户上传视频到Kodo进行处理后,前端返回视频的相关信息给后端,此时使用kafka异步存储视频信息的方式,避免用户继续等待视频信息存入db的时间

在高并发场景下,当大量用户同时进行点赞操作时,Redis作为一个常用的内存数据库可能会面临性能瓶颈和承受能力限制。为了解决这个问题,我们采取了一种策略,首先将点赞流量写入Kafka中,从而实现流量削峰和分流的效果。

3.6.5 Kafka的消息聚集和并发消费

3.6.5.1 批量消息聚合提升kafka性能

img

之前每向kafka发送一条消息就会产生一次网络 IO 和一次磁盘 IO,做消息聚合后,比如聚合 100 条消息后再发送给 Kafka,这个时候 100 条消息才会产生一次网络 IO 和磁盘 IO,这样大大提高 Kafka 的吞吐和性能。并且有聚合时间兜底,就算消息数量达不到聚合要求,超过聚合最大时间也会聚合当前所有消息发送给Kafka

3.6.5.2 goruntie并发消费

针对于没有要求保障消息顺序的业务,在从kafka拉取消息后,会放入本地的channel中,然后会创建多协程并发消费,提高性能

img

3.7 安全性设置

3.7.1 使用jwt进行身份校验

采用access token和fresh token实现无感刷新,同时也降低了token泄露造成的风险

3.7.2 数据库密码加密

根据盐值使用特定的加密算法对用户的密码进行加密,盐值由服务器保存,保障了密码的安全性

u := model.User{
Username: in.Username,
// 加盐加密
Password: utils.Md5Password(in.Password, l.svcCtx.Config.Salt),
}
3.7.3 防止恶意访问

使用traefikfaile2ban 插件,识别出恶意高频率请求ip并且进行封禁

插件地址:https://plugins.traefik.io/plugins/628c9ebcffc0cd18356a979f/fail2-ban

3.7.4 敏感词过滤

在项目中启动中,异步构建敏感词前缀树,可从数据库中读取敏感词。可大量节省内存占用,对评论,聊天,标题进行管控,遵守了网络相关法律

// SensitiveTrie 敏感词前缀树
type SensitiveTrie struct {
replaceChar rune // 敏感词替换的字符
root        *TrieNode
}

func (st *SensitiveTrie) Filter(content string) string {
re := regexp.MustCompile(`<[^>]*>`)
content = re.ReplaceAllString(content, "") // 去除html标签
content = strings.Replace(content, " ", "", -1) // 去除空格
_, replaceText := st.Match(content) // 过滤敏感词
return replaceText
}

// NewSensitiveTrie 构造敏感词前缀树实例
func NewSensitiveTrie() *SensitiveTrie {
return &SensitiveTrie{
replaceChar: '*',
root:        &TrieNode{End: false},
}
}

// FilterSpecialChar 过滤特殊字符
func (st *SensitiveTrie) FilterSpecialChar(text string) string {
text = strings.ToLower(text)
text = strings.Replace(text, " ", "", -1) // 去除空格

// 过滤除中英文及数字以外的其他字符
otherCharReg := regexp.MustCompile("[^\u4e00-\u9fa5a-zA-Z0-9]")
text = otherCharReg.ReplaceAllString(text, "")
return text
}

// AddWord 添加敏感词
func (st *SensitiveTrie) AddWord(sensitiveWord string) {
// 添加前先过滤一遍
sensitiveWord = st.FilterSpecialChar(sensitiveWord)

// 将敏感词转换成utf-8编码后的rune类型(int32)
tireNode := st.root
sensitiveChars := []rune(sensitiveWord)
for _, charInt := range sensitiveChars {
// 添加敏感词到前缀树中
tireNode = tireNode.AddChild(charInt)
}
tireNode.End = true
tireNode.Data = sensitiveWord
}
3.7.5 边界处理

使用volidator包对用户输入进行限制,防止出现不合理的情况

3.8 流量治理

3.8.1 限流(并发控制)

通过go-zero自带的限流开关进行流量控制

RestConf struct {
...
MaxConns int    `json:",default=10000"` // 最大并发连接数,默认值为 10000 qps
...
}
3.8.2 熔断器

采用滑动窗口来进行数据采集,目前是以 10s 为一个窗口,单个窗口有40个桶,然后将窗口内采集的数据采用的是 google sre 算法计算是否开启熔断,详情可参考 https://landing.google.com/sre/sre-book/chapters/handling-overload/#eq2101

3.8.3 负载均衡

api调用rpc时采用负载均衡策略调用,请求分发给不同的 gRPC 服务端,采用的是 P2C 算法。 详情见 p2c.go

3.9 CI/CD

使用Github Action作为CI/CD,操作流程如下

  1. 使用github action运行test,进行自动化测试
  2. go build所有服务看是否能正常build
  3. 根据dockerfile构建镜像并推送到dockerhub
  4. 使用ssh登录远程服务器,执行脚本重新部署容器
jobs:
# user-api
build-and-push-user-api:
runs-on: ubuntu-latest
steps:
- name: Checkout the repository
uses: actions/checkout@v2

- name: Login to Docker Hub
uses: docker/login-action@v1
with:
username: ${{ secrets.DOCKER_USERNAME }}
password: ${{ secrets.DOCKERHUB_TOKEN }}

- name: Set up QEMU
uses: docker/setup-qemu-action@v1

- name: Set up Docker Buildx
uses: docker/setup-buildx-action@v1

- name: Create and push user-api Docker image
uses: docker/build-push-action@v2
with:
context:.
file:./server/user/api/Dockerfile
push: true
tags: ${{ secrets.DOCKERHUB_IMAGE }}user-api:latest
platforms: linux/amd64, linux/arm64  # 构建多个架构的镜像
- name: executing remote ssh commands using password
uses: appleboy/ssh-action@v0.1.10
with:
host: ${{ secrets.HOST }}
username: ${{ secrets.USERNAME }}
password: ${{ secrets.PASSWORD }}
port: ${{ secrets.PORT }}
script: |
cd /home/douniu
docker-compose.yaml stop user-api
docker-compose.yaml rm -f user-api
docker image rm ${{ secrets.DOCKERHUB_IMAGE }}user-api:latest
docker-compose -f docker-compose.yaml up -d user-api

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