数字经济时代下，云计算已成为推动企业数字化转型的重要引擎。越来越多的企业开始借助云计算提高业务效率并减少运营成本。然而，云计算也面临着很多挑战与难题，比如云服务的选择、成本、安全性、可用性、扩展性等。如何在云时代，构建一个高性能、低成本、安全可靠的技术体系，是众多企业和开发者关注的重点话题。
在11月10日-24日举办的火山引擎公共云·城市分享会上，火山引擎以“字节跳动基础设施云化实践”为题，介绍了字节跳动的基础架构技术体系和大规模实践，以及字节跳动和火山引擎的“内外统一”研发体系，展示了字节跳动在云原生领域的探索和创新。这些技术体系，不仅支撑了字节跳动内部的海量业务和高峰流量，也为外部的客户和合作伙伴提供了云服务能力，共享云时代的红利。
以下为演讲实录：
字节跳动的基础架构技术体系
字节跳动生于云、长于云，是一家云原生公司，也是云时代的原住民。自2012年成立以来，字节跳动始终坚持拥抱云计算。为什么说字节跳动是一个云时代的原住民呢？因为字节跳动广泛使用过各种云服务。
字节跳动认为多云是一个必然的趋势，因为多云可以让企业更灵活，更自主，更高效。有人可能会问，云服务不是很贵吗？其实，如果你是一家初创企业，你需要考虑的不仅是云服务的费用，还有自己购买和维护服务器的成本，以及招聘和培训系统管理员的投入。相比之下，云服务可以让你节省大量的时间和金钱，只需动动鼠标，就可以在云上获取你需要的资源。而且，你不需要担心资金链的问题，你可以按需付费，根据业务的变化，随时调整资源的规模。这些都是火山引擎可以为你提供的服务。
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字节跳动的基础架构技术体系，是在过去十年的业务发展过程中逐步建立和完善的，它涵盖了从系统、存储、数据库等最基本的基础设施，到云服务器、云存储、云数据库、云原生计算等高层的服务，再到研发体系的各个方面。字节跳动的基础架构技术体系，具备实时推荐、实时计算等特征，能够支持海量的业务流量和高峰压力。其中，池化存储ByteStore、统一资源调度Godel等，是字节跳动的核心技术，它们与火山引擎相结合，形成了业务无感、资源融合、技术一体的“内外统一”研发体系，更好地承载了字节跳动内外的业务发展。
字节跳动基础架构核心技术体系 - 池化存储 ByteStore
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火山引擎的核心技术是基于ByteStore的池化存储存储，这种存储的好处是它提供了一个底层的存储机制，让上层可以根据自己的需求来设计存储策略。基于ByteStore，可以实现数据库、文件系统、对象存储等多种应用，统一存储在一个地方。火山引擎的设计初衷是通过这样一个底层的存储基础设施，来满足性能、成本、安全性等各方面的要求。
当然，这并不容易，火山引擎也参考了很多业界的实践和开源的方案，但是发现它们都存在各种各样的问题，比如调度问题、容错问题、一致性问题等，这些问题在开源的方案中都不能很好地解决。火山引擎的所有的投入和改进都是为了提高系统的可用性，让系统能够稳定地运行，支持字节跳动的各种业务，服务广大的用户。不管是底层的存储结构，还是上层的一致性协议，其实都是非常复杂的，没有经过大规模系统的考验，是无法满足业务的需求的。
池化存储 ByteStore这项技术的发展历程也是非常惊人的，它从2018年之前开始立项研发，到2020年，这套系统只有26台服务器，2000多个PD的使用空间，但是随着业务的增长，这个规模也迅速扩大，到了2023年8月，线上的服务器已经接近十万。这既是字节跳动业务带来的压力和挑战，也是火山引擎技术成熟的动力。正是因为字节跳动的海量业务和高峰流量，让火山引擎或者字节跳动的基础设施，能够展现出它们的价值和优势。
字节跳动基础架构核心技术体系 - 统一资源调度 Godel
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Godel是一个基于ByteStore存储架构的资源调度系统，可以实现离线和在线的混合调度，支持海量的业务和算力需求。Godel的设计参考了业界的先进经验，比如谷歌的Borg等，但是也克服了开源方案的诸多局限，比如K8S的可用性、扩展性等问题。
Godel的一个重要特点是，可以同时调度离线和在线的任务，而不会互相影响。这是一个非常困难的问题，很多公司都尝试过，但是效果不理想。而Godel可以做到完全的资源动态调度，根据业务的历史情况和预测，可以在30分钟内，把集团的算力弹出100万，或者在白天压缩到最小，实现真正的弹性。
Godel的另一个优势是，可以和火山引擎无缝对接，更好地承载字节跳动内外的业务发展。字节跳动拥有上百万台服务器，白天时间不需要大规模计算时，可以把这部分资源作为弹性资源，供给给客户。这样，客户就可以享受到更低的成本，更高的性能，更好的体验。当然，这里面还有很多挑战，比如资源的分配、优化、隔离等，这些都是Godel需要不断探索和解决的问题。
字节跳动基础架构核心技术体系 - 实时推荐特征&实时计算规模
字节跳动在计算机领域，经历了很多的探索和实践，也走过了很多的弯路，才能够形成今天的技术体系和能力。其中，实时推荐特征是一个典型的案例，它是字节跳动的核心业务之一，也是火山引擎的重要应用场景之一。实时推荐特征，是一个涵盖了从数据采集、处理、分析，到特征提取、存储、服务的完整的标签体系，可以根据用户的行为和偏好，实时地给用户推荐最合适的内容。
实时推荐特征的背后，是海量的数据和算力的支撑。实时推荐特征产生的实时计算规模十分庞大，有超过10万台服务器，有2万个CheckPoint作业数量，6万多个Flink作业，超过900万个Flink作业CPU总数，消息处理峰值超过120亿，这些都运行在字节跳动的原生基础设施上，是实时计算规模能力的体现。
字节跳动基础架构大规模实践
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字节上云的大规模实践也是很“痛苦”的，基本上很难找到完全无损的上云方案。但是我们能做的是把上云过程中对业务的干扰尽量降低，同时把这个过程尽可能变得无缝。上云业务的必要性是什么？我们对云提出了三个最基本的要求：
- 第一是高可用。概括来说，就是动态调度能力、容灾能力以及多机房切流。
- 第二是资源与成本。这个一般是上云最首先要考虑的问题。当前环境资源不足，难以满足业务高速发展的需求，资源问题已经变成业务发展和技术架构演进的主要瓶颈问题之一。应对资源的峰值利用需要堆更多资源，其余时间空闲造成业务成本高。
- 第三是对研发体验的要求。要尽可能让业务少配合、少改造，更快适配云上的资源。所以，从做云计算的第一天开始，火山引擎的所有云产品就遵守了“不做我的客户”原则，意思是我们提供的所有能力都是标准的、通用的。比如，MySQL数据库是标准的MySQL数据库，你从火山引擎官网上下载的MySQL跟字节自用的是一样的。
那么为什么要上云？首先，业务降本。上云可以优化人力资源，让研发专注于业务创新，而非基础运维和架构。IT降本的关键是实现资源的动态弹性分配，减轻业务的成本压力，提高资源的利用率。其次，业务提效。传统数据库利用率一般不应该超过10%，但是在云上的数据库在调度平台的加持下，利用率可以到非常高而不影响业务。此外，各家组件非常复杂，一个中型业务便涉及数据库、操作系统、IDC资源、中间件、各种调度平台，而人的能力是有限的，因此，需要云服务商实现统一管理并简化兼容及迭代策略。
上云之后可以解决哪些问题呢？上云后将统一由火山引擎提供服务。火山引擎提供标准公有云IaaS、PaaS组件，且保障资源量、SLA；每日峰值流量使用弹性云资源，不需要为空闲付出成本；账户间强资源隔离，通过火山引擎的资源调度能力，杜绝争抢问题。
通常我们建议业务在迁移过程中做流量回放，提前发现和解决问题，而不是等到上线后才发现。然而，哪怕我们做了那么多准备工作，在云下切换到云上的过程中仍然遇到了很多不可预知的问题。比如存储组件失误，业务监控劣化，上云同步组件BUG等。我们不是要给大家展示一个完美的火山引擎，而是要给大家提供一个足够好的系统，提供基础的业务能力，承诺不绑定、开放接口和业务共同成长。
上云的短期收益是显而易见的，主要体现在三个方面：
- 业务稳定性：火山引擎的业务架构设计避免了单点故障的风险，提高了系统的可靠性和可用性。同时，火山引擎售后保障体系支持得更及时，响应速度更快。
- 研发体验：火山引擎的开源组件保持了与线下一致的接口和功能，让研发人员无需做额外的适配和定制，即可享受到云上的灵活资源调拨和稳定可靠的开源环境。
- 性能收益：云上资源充足且隔离，容器平台和调度系统保证了业务之间的高效协作，降低了故障的发生概率。pod稳定性提升，单实例问题明显减少。
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长期收益是可以预估的，从基础设施的角度来看，主要体现在三个方面：
- 研发更专注于业务：云上组件快速迭代，不会出现线下的“孤儿产品”和版本不一致的问题，让研发人员始终使用最新的技术和功能。云上组件无需运维，让研发人员不需要关心底层组件和基础设施的事情，可以更专注于业务的开发和创新。
- 云上稳定性更好：云上产品提供了非常好的高可用保障，无论是单机房还是多机房，都可以实现灵活的故障转移和恢复。云上提供租户维度的管理，隔离性更好，资源调度更加灵活。云上产品可以实现细粒度的运维，可以针对单个容器进行监控、调试和优化，提高了运维的效率和质量。
- 长期综合成本下降：通过云上的弹性资源、组件能力、运维保障体系，可以节省20%左右的综合成本。
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字节跳动&火山引擎“内外统一”
字节云和火山引擎都是基于字节跳动的原生基础设施和技术体系，为内外部的业务提供云服务和云能力。字节云是一个整合了多个云平台的基础设施层，可以让业务无感地切换和使用不同的云资源，实现真正的多云。火山引擎则希望把字节跳动沉淀的技术和最佳实践，进行外溢输出，分享给更多的客户和合作伙伴，让他们也能够受益于云时代的红利。火山引擎秉承开放、共生、共赢的理念，希望所有客户都是云时代的原住民，用云原生的方式来重新构建技术体系，通过多云管理的能力让业务享受到弹性、高效、安全的云服务，实现真正的云原生。
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字节跳动的研发体系正在构建一个内部的PaaS平台，可以融合容器服务VKE、ECS等不同的资源，实现业务的无感切换。火山引擎是基于字节跳动的基础设施开发的云服务，与字节跳动的技术体系完全一致，可以为用户提供云上的最佳实践。我们的目标是建立一个统一的技术栈，通过火山引擎的接口，开放各种各样的能力。我们希望能够承接所有业务，包括自己的和外部的，随时提供海量的限制CPU的能力。
在火山引擎看来，云原生是一条刚刚开始的路，还有很多的探索和创新的空间。很多业务，只是把传统的基础设施搬到了云上，而没有充分利用云的特性和优势，导致了低效和高成本的问题。火山引擎希望能够通过自己的技术和平台，引领和推动云原生的发展，让业务能够以云原生的方式，重新考虑和构建自己的架构和服务，同时也希望能够和客户及合作伙伴，一起走在云原生的路上，共同探索和创造未来。
