【2】手机OS成为核心

手机凭借通话和短信这两项基本功能，积累了用户，开拓了市场。但是用户的需求是永无止境的，对于手机制造商来说，紧跟用户需求，拓展手机功能，是机会也是挑战。

1988年第一款数码相机，在日本上市。数码相机的关键是感光芯片。最初的数据相机，使用的是CCD芯片。1990年代初，美国宇航局的科学家Eric Fossum发明了CMOS感光芯片，体积更小，感光效果更好。如果把CMOS感光芯片集成到手机上去，那么手机就可以兼具照相机和摄像机的功能。

但是事情没有那么简单，给手机配上镜头以及CMOS感光芯片只是起步，接下去还有其它问题需要解决。1. 微控制器的处理能力需要加强。2. 操作系统需要增添相应的驱动程序，同时改进任务调度的机制。3. 多媒体播放器，在液晶显示屏上（LCD）显示照片，播放视频，同时协调扬声器同步播放视频的声音。4. 不仅可以在手机本地存储并显示照片和视频，还要支持连网，支持用户上传和下载多媒体文件。

1997年，硅谷工程师Philippe Kahn制成了世界第一台具有摄像功能的手机。与相机手机同时出生的，是他的女儿。Philippe用手机给襁褓中的女儿拍了照片，并转发给2000多名

【1】MTK亮相的历史背景

如果说1960年代是大型机(Mainframe)的时代，1970年代是小型机(Microcomputer)的时代，那么1980年代无疑是个人电脑(PC)的时代，而1990年代则是互联网的时代。2000年以后呢？或许是移动互联网的时代。

与电脑的发展历程类似，移动互联网的发展轨迹，看来也同样是以硬件的改进为先导，软件的繁荣紧随其后，带动整个行业的井喷式的爆发性增长。


Figure 2. 第一代手机，俗称大哥大。
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1980年代，手机开始商用。第一代手机俗称大哥大，特点是无线网络通讯信道中传输的是模拟信号。传输模拟信号有两个缺点，一是耗电，二是同一频段能够同时容纳的用户数量少。因为耗电，所以手机必须携带大块的电池，导致体积庞大，形如板砖。街头流氓打架时，常常捡起地上的板砖砸人，如果随身携带着大哥大， 情急之时也可以把大哥大当板砖用。

山寨手机的兴起，离不开 MTK(联发科)。MTK为手机制造提供了一揽子解决方案，其中既包括硬件，也包括软件。软件方面最重要的，是操作系统。MTK方案的软件的稳定性非常高，一方面是因为其硬件系统变化不大，另一方面，得益于MTK在系统软件上投入的巨额的资金和大量的人力。MTK采用的操作系统是Nucleus RTOS。Nucleus的优势主要在于占用CPU时间短，以及占用Memory空间少。随着手机硬件的发展，Nucleus的优势不再那么重要，而日益突出的问题，是需要功能更强大的手机操作系统。

2007年11月，Google发布Android OS，剑指手机操作系统市场，并开源免费。两年来，Android获得了相当热烈的市场回应。有没有可能用Android取代Nucleus，实现山寨手机的升级换代？

这个问题不容易回答，因为涉及到的方方面面比较多。

1. MTK的下一代硬件[1]，既能支持Android，也能支持Windows Mobile。为什么MTK没有选择人气正旺，而且免费开源的Android，反而选择联姻WinMobile呢[2]？

2. 2009年3月，微软与MTK宣布结盟，共同开发针对中国TD-SCDMA手机市场的芯片[3]。时至今日，8个月过去了，为什么没有实际成果？

3. MTK

【9】结语

这个系列讨论了Twitter架构设计，尤其是cache的应用，数据流与控制流的组织等等独特之处。把它们与抗洪抢险中，蓄洪，引流，渠道三种手段相对比，便于加深理解。同时参考实际运行的结果，验证这样的设计是否能够应付实际运行中遇到的压力。

解剖一个现实网站的架构，有一些难度。主要体现在相关资料散落各处，而且各个资料的视点不同，覆盖面也不全。更严重的问题是，这些资料不是学术论文，质量良莠不齐，而且一些文章或多或少地存在缺失，甚至错误。

单纯把这些资料罗列在一起，并不能满足全景式的解剖的需要。整理这些资料的过程，很像是侦探办案。福尔摩斯探案的方法，是证据加推理。

1. 如果观察到证据O1，而造成O1出现的原因，有可能是R1，也有可能是R2或者R3。究竟哪一个原因，才是真正的原因，需要进一步收集更多的证据，例如 O2，O3。如果造成O2 出现的可能的原因是R2和R4，造成O3 出现的可能原因是R3和R5。把所有证据O1 O2 O3，综合起来考虑，可能性最大的原因必然是(R1,R2,R3), (R2,R4), (R3,R5) 的交集，也就是R2。这是反绎推理的过程。

2. 如果反绎推理仍然不能确定什么是最可能

【8】 得过不且过

北京西直门立交桥的设计，经常遭人诟病。客观上讲，对于一座立交桥而言，能够四通八达，就算得上基本完成任务了。大家诟病的原因，主要是因为行进路线太复杂。

当然，站在设计者角度讲，他们需要综合考虑来自各方面的制约。但是考虑到世界上立交桥比比皆是，各有各的难处，然而像西直门立交桥这样让人迷惑的，还真是少见。所以，对于西直门立交桥的设计者而言，困难是客观存在的，但是改进的空间总还是有的。


Figure 10. 北京西直门立交桥行进路线
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大型网站的架构设计也一样，沿用传统的设计，省心又省力，但是代价是网站的性能。网站的性能不好，用户的体验也不好。Twitter这样的大型网站之所以能够一飞冲天，不仅功能的设计迎合了时代的需要，同时，技术上精益求精也是成功的必要保障。

例如，从Mongrel到MemCached之间，需要一个

【7】 作为一种进步的不彻底

不彻底的工作方式，对于架构设计是一种进步。

当一个来自浏览器的用户请求到达 Twitter后台系统的时候，第一个迎接它的，是Apache Web Server。第二个出场的，是Mongrel Rails Server。Mongrel既负责处理上传的请求，也负责处理下载的请求。Mongrel处理上传和下载的业务逻辑非常简洁，但是简洁的表象之下，却蕴含着反常规的设计。这种反常规的设计，当然不是疏忽的结果，事实上，这正是Twitter架构中，最值得注意的亮点。



Figure 9. Twitter internal flows
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所谓上传，是指用户写了一个新短信，上传给Twitter以便发表。而下载，是指Twitter更新读者的主页，添加最新发表的短信。Twitter下载的方式，不是读者主动发出请求的pull的方式，而是Twitter服务器主动把新内容push给读者的方式。先看上传，Mongrel处理上传的逻辑很简洁

【6】流量洪峰与云计算

上一篇历数了一则短信从发表到被阅读，Twitter业务逻辑所经历的6个步骤。表面上看似乎很乏味，但是细细咀嚼，把每个步骤展开来说，都有一段故事。

美国年度橄榄球决赛，绰号超级碗(Super Bowl)。Super Bowl在美国的收视率，相当于中国的央视春节晚会。2008年2月3日，星期天，该年度Super Bowl如期举行。纽约巨人队(Giants)，对阵波士顿爱国者队(Patriots)。这是两支实力相当的球队，决赛结果难以预料。比赛吸引了近一亿美国人观看电视实况转播。

对于Twitter来说，可以预料的是，比赛进行过程中，Twitter流量必然大涨。比赛越激烈，流量越高涨。Twitter无法预料的是，流量究竟会涨到多少，尤其是洪峰时段，流量会达到多少。

根据[31]的统计，在Super Bowl比赛进行中，每分钟的流量与当日平均流量相比，平均高出40%。在比赛最激烈时，更高达150%以上。与一周前，2008年1月27日，一个平静的星期天的同一时段相比，流量的波动从平均10%，上涨到40%，最高波动从35%，上涨到150%以上。

【5】数据流与控制流

前文说到，Twitter有两大看点，缓存(Cache) 与消息队列(Message Queue)。消息队列的作用，是“隔离用户请求与相关操作，以便烫平流量高峰 (Move operations out of the synchronous request cycle, amortize load over time)”。

通过让Apache进程空循环的办法，迅速接纳用户的访问，推迟服务，说白了是个缓兵之计，目的是让用户不至于收到“HTTP 503”错误提示，“503错误”是指“服务不可用(Service Unavailable)”，也就是网站拒绝访问。

大禹治水，重在疏导。真正的抗洪能力，体现在蓄洪和泄洪两个方面。蓄洪容易理解，就是建水库，要么建一个超大的水库，要么造众多小水库。泄洪包括两个方面，1. 引流，2. 渠道。

对于Twitter系统来说，庞大的服务器集群，尤其是以MemCached为主的众多的缓存，体现了蓄洪的容量。引流的手段是Kestrel消息队列，用于传递控制指令。渠道是机器与机器之间的数据传输通道，尤其是通往Me

【4】抗洪需要隔离

如果说如何巧用Cache是Twitter的一大看点，那么另一大看点是它的消息队列(Message Queue)。为什么要使用消息队列？[14]的解释是“隔离用户请求与相关操作，以便烫平流量高峰 (Move operations out of the synchronous request cycle, amortize load over time)”。

为了理解这段话的意思，不妨来看一个实例。2009年1月20日星期二，美国总统Barack Obama就职并发表演说。作为美国历史上第一位黑人总统，Obama的就职典礼引起强烈反响，导致Twitter流量猛增，如Figure 4 所示。


Figure 4. Twitter burst during the inauguration of Barack Obama, 1/20/2009, Tuesday
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其中洪峰时刻，Twitter网站每秒钟收到350条新短信，这个流量洪峰维持了大约5分钟。根据统计，平均每个Twitter用户被120人“追”，这就 是说，这350条短信，平均每条都要发送120次 [16]。这意味着

【3】Cache == Cash

Cache == Cash，缓存等于现金收入。虽然这话有点夸张，但是正确使用缓存，对于大型网站的建设，是至关重要的大事。网站在回应用户请求时的反应速度，是影响用户体验的一大因素。而影响速度的原因有很多，其中一个重要的原因在于硬盘的读写(Disk IO)。

Table 1 比较了内存(RAM)，硬盘(Disk)，以及新型的闪存(Flash)，在读写方面的速度比较。硬盘的读写，速度比内存的慢了百万倍。所以，要提高网站 的速度，一个重要措施是尽可能把数据缓存在内存里。当然，在硬盘里也必须保留一个拷贝，以此防范万一由于断电，内存里的数据丢失的情况发生。

Table 1. Storage media comparison of Disk, Flash and RAM [13]
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Twitter 工程师认为，一个用户体验良好的网站，当一个用户请求到达以后，应该在平均500ms以内完成回应。而Twitter的理想，是达到200ms- 300ms的反应速