极简版抖音 — 降本增效队
一、项目介绍
基于 “Hertz/Gin HTTP框架 + Kitex 微服务框架” 完成的第五届字节跳动青训营—极简版抖音项目
- 队伍名：降本增效
- Github 地址：https://github.com/bytedance-youthcamp-jbzx/tiktok
- 项目总评第三名（3 / 211）
| 总分 | 功能实现-60 | 安全可靠-20 | 代码质量-10 | 服务性能-10 |
|---|---|---|---|---|
| 86.7 | 54.5 | 17.2 | 6.2 | 8.8 |
二、项目实现
2.1 技术选型与相关开发文档
本项目包含三大类接口：基础接口、互动接口、社交接口。采用微服务架构以及 Docker 部署的方式。总共需要 16G 存储空间，1 台服务器，项目中所需要的数据库以及中间件均由 Docker 下载并挂载运行。
以下是开发文档。
2.2 架构设计
2.2.1 架构方案
由于抖音的各接口之间耦合度不高，故采用微服务的架构，分为 HTTP、RPC 和 DAL 三层：
- 其中 HTTP 层使用 Hertz 框架接收客户端发来的 HTTP 请求；
- RPC 层使用 Kitex 框架，并用 ETCD 做服务注册与发现；
- DAL 层为数据访问层，包含 Redis 和 MySQL 两部份。
当客户端发来 HTTP 请求时，HTTP 层会调用 RPC层 的 RPC Client，然后 RPC Client 去 ETCD 中心寻找已经注册的对应的微服务，交给 RPC Server 处理。RPC Server 会去调用 DAL 层的数据库，数据库处理完毕后把结果返回给 RPC Server，RPC Server 将其返回给 RPC Client，最后 RPC Client 返回给 Hertz 并由 Hertz 返回 HTTP 响应结果。
2.2.2 架构图
2.3 项目代码介绍
2.3.1 技术栈
- Hertz：提供 HTTP 服务；Kitex：提供 RPC 服务；ETCD：服务注册与发现；
- JWT：token 的生成与校验；
- Minio：图片和视频的对象存储；
- Gorm：对 MySQL 进行 ORM 操作，Go-Redis：操作 Redis 对频繁访问的数据进行缓存，使用 Gorm 的 db-resolver 插件进行读写分离操作；
- Redis：对点赞/取消赞和关注/取关操作进行缓存，按照一定策略使键过期，并定时同步数据到数据库；
- RabbitMQ：对 Redis 的异步操作、流量削峰；
- Gocron：定时任务，同步 Redis 与 MySQL 之间的数据；
- Viper：读取配置文件；
- Zap：日志打印；Lumberjack：日志分割；
- Nginx：反向代理与负载均衡。
2.3.2 目录结构介绍
| 目录 | 子目录 | 说明 | 备注 |
|---|---|---|---|
| cmd | api | api 服务代码 | 包含http server 和 RPC client |
| comment | comment 微服务代码 | ||
| favorite | favorite 微服务代码 | ||
| message | message 微服务代码 | ||
| relation | relation 微服务代码 | ||
| user | user 微服务代码 | ||
| video | video 微服务代码 | ||
| config | 微服务以及第三方包的配置文件 | ||
| dal | db | 操作 MySQL 代码 | 包含 Gorm 初始化、Gorm 结构体以及 MySQL 的操作逻辑 |
| redis | 操作 Redis 的代码 | 包含 go-redis 初始化、Redis 结构体、Redis 操作逻辑以及 Redis 与MySQL 数据同步的逻辑 | |
| dockerfiles | api | API 服务的 DockerFIle 文件 | |
| rpc | RPC 服务的 DockerFile 文件 | ||
| internal | response | 封装返回的结构体 | |
| tool | 封装项目中常用的工具函数 | 包含 RSA、MD5、SHA256 等加密算法以及操作 ffmpeg 对上传视频截图 | |
| kitex | 包含 proto 文件以及由 Kitex 生成的 go 代码 | Kitex 生成的 Go 代码在 Kitex_gen 子目录下 | |
| pic | 保存一些图片 | ||
| pkg | errno | 错误码的实现 | |
| etcd | 服务注册与发现 | ||
| gocron | 定时任务 | ||
| jwt | token生成与校验 | ||
| middelware | 常用的中间件 | ||
| minio | 对象存储 | ||
| rabbitmq | 消息队列 | ||
| viper | 配置读取 | ||
| zap | 日志打印与日志切割 | ||
| scripts | 存放启动脚本 | 包含使用 Docker 启动的 MySQL、Redis、etcd、nginx、rabbitmq、minio 等，以及 MySQL主从复制的配置 |
三、测试结果
3.1 功能测试
| 功能项 | 功能需求 | 测试点 | 模块 | 结果 |
|---|---|---|---|---|
| 基础功能项 | 视频 Feed 流 | 支持所有用户刷抖音，视频按投稿时间倒序推出 | 获取视频列表 | 正确运行 |
| 视频投稿 | 支持登录用户自己拍视频投稿 | 发布视频 | 正确运行 | |
| 个人主页 | 支持查看用户基本信息和投稿列表，注册用户流程简化 | 注册 | 正确运行 | |
| 登录 | 正确运行 | |||
| 个人信息 | 正确运行 | |||
| 方向功能项 | 喜欢列表 | 登录用户可以对视频点赞，在个人主页喜欢Tab 下能够查看点赞视频列表 | 获取喜欢列表 | 正确运行 |
| 点赞 | 正确运行 | |||
| 取消赞 | 正确运行 | |||
| 用户评论 | 支持未登录用户查看视频下的评论列表，登录用户能够发表评论 | 获取评论列表 | 正确运行 | |
| 新增评论 | 正确运行 | |||
| 删除评论 | 正确运行 | |||
| 关系列表 | 登录用户可以关注其他用户，能够在个人主页查看本人的关注数和粉丝数，查看关注列表和粉丝列表 | 关注 | 正确运行 | |
| 取关 | 正确运行 | |||
| 获取关系列表（关注、粉丝、朋友） | 正确运行 |
3.2 性能测试
3.2.1 视频流测试
3.2.2 点赞测试
- 注：返回
403为中间件限流结果。
3.2.3 关注测试
四、项目总结与反思
4.1 目前仍存在的问题
- 作品发布： 在作品异步发布下，不能提示用户视频上传失败。
- 消息记录： 聊天记录获取使用 Redis 作为缓存，每条记录的过期时间为两秒。若
用户A退出与用户B聊天界面，并在 Redis 记录未过期之前重新打开与用户B的聊天界面，则不会显示聊天记录。如果处理速度跟不上请求速度，导致请求排队，那么在用户退出聊天界面的两秒后不一定能使用户A与用户B的记录在 Redis 中过期。 - 代码简洁性： 每次抛出错误时都会在后面紧跟日志记录和错误返回，导致代码不简洁。=> 考虑打包处理
- 多人点赞、关注同步问题： 多人同时点赞或关注同一个对象，最后的结果未达到预期。
- 数据库同步问题： 若 Redis 与 MySQL 同步时仍有请求进入，则会丢弃后面请求的数据。
4.2 已识别出的优化项
- 消息队列 + 缓存 + 定时同步： 对可能访问频繁的内容（点赞和关注）做分流和缓存处理，避免该类操作反复访问数据库进行 I/O 操作而造成的处理缓慢。利用单个消费者从 RabbitMQ 队列中取出消息，保证其与请求顺序的一致性，将点赞数据分别缓存与两个
Redis键中，记作Read和Write（键后缀为r和w）：Read作为高访问率的缓存，设定为定时过期以减轻内存压力；Write不设置过期，定时将数据同步到数据库中，同步后删除 Redis 中的数据。此处设定将 同步前最后一次修改后的数据 作为同步数据，同步时对 Redis 键进行加锁，同步完成释放锁，若此时还有数据到达，则数据等待锁释放。 - 聊天记录获取 + 缓存： 由于获取消息记录是轮询方案，不能使其直接访问数据库。本优化方案使用 Redis 缓存 获取到的消息，当第一次进入聊天界面时，缓存按照
{key: token_toUserID, value: create_time}存储，并设置过期时间为两秒，当用户发送消息时，更新 key 对应的 value 为最新发送消息时间。 - 作品异步发布： 抖声 APP 发布作品请求的最大等待时长为五秒。若等待超时，则无论视频是否发布成功，都返回为“上传失败”。本方案改进为先在数据库中插入记录，再利用 协程 进行异步视频上传。若视频上传失败，则删除刚刚新增的记录。
- 令牌桶消费互斥： 多个线程竞争同一个 token 做互斥操作。
“消息队列 + 缓存 + 定时同步” 图示
4.3 架构演进的可能性
- 分库分表
- 链路追踪
- 分布式
- 云原生
- Kubernetes
4.4 项目过程中的反思与总结
- 前期一定要确定好需求，否则后面改动起来相当麻烦。
- 边界条件是测试的重点，在后期漏洞修补有重要作用。
- 每一个同步的位置都需要加互斥锁。
Note
第五届字节跳动青训营抖音项目
- 初始化了数据交互的目录结构以及代码
- 创建了数据库表（包含外键、依赖），参考了 第三届字节青训营的内容
- 极简版抖音APP接口文档
| 数据库表名 | Golang 类名 | 备注 |
|---|---|---|
| comment | Comment | 评论 |
| messages | Message | 聊天消息 |
| relation | FollowRelation (/relation.go) | 社交（粉丝、关注、朋友） |
| user | User | 用户 |
| video | Video (/feed.go) | 视频 |
| user_favorite_videos | FavoriteVideoRelation (/favorite.go) | 视频点赞记录 |
| user_favorite_comments | FavoriteCommentRelation (/favorite.go) | 评论点赞记录 |
注：
- 聊天消息为本届项目新增内容，评论点赞记录未开发。
- 朋友为互相关注的用户
启动/停止运行
- 启动服务：
sh startup.sh - 停止运行：
sh shutdown.sh