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淘宝技术发展

发表于: 2015-11-13   作者:互联网   来源:转载   浏览:
摘要: 目录   一、引言   二、个人网站   三、Oracle/支付宝/旺旺   作者:赵超   一、引言   光棍节的狂欢    “时间到,开抢!”坐在电脑前早已等待多时的小美一看时间已到2011年11月11日零时,便迫不及待地投身于淘宝商城一年一度的大型网购促销活动——“淘宝双11购物狂欢节”。小美打开早已收藏好的宝贝——某品牌的雪地靴,飞快的点击购买,付款,一回头发现30

目录

  一、引言

  二、个人网站

  三、Oracle/支付宝/旺旺

  作者:赵超

  一、引言

  光棍节的狂欢 

  “时间到,开抢!”坐在电脑前早已等待多时的小美一看时间已到2011年11月11日零时,便迫不及待地投身于淘宝商城一年一度的大型网购促销活动——“淘宝双11购物狂欢节”。小美打开早已收藏好的宝贝——某品牌的雪地靴,飞快的点击购买,付款,一回头发现3000双靴子已被抢购一空。 

  小美跳起来,大叫一声“欧耶!”

  小美不知道,就在11日零点过后的这一分钟内,全国有342万人和她一起涌入淘宝商城。当然,她更不知道,此时此刻,在淘宝杭州的一间办公室里,灯火通明,这里是“战时指挥部”,淘宝技术部的一群工程师,正在紧盯着网站的流量和交易数据。白板上是他们刚刚下的注,赌谁能最准确地猜中流量峰值和全天的交易总额。他们的手边放着充足的食物和各类提神的饮料。

  一阵急促的电话声响起来,是前线部门询问数据的,工程师大声报着:“第1分钟,进入淘宝商城的会员有342万”。过一会工程师主动拿起电话:“交易额超过1亿了,现在是第8分钟。”接下来,“第21分钟,刚突破2亿”。“第32分钟,3亿了”。“第1个小时,4.39亿”。这些数据随后出现在微博上,引起一片惊呼。

  “完蛋了!”突然有人大喝一声,所有的眼睛都紧张的盯着他,只见他挠挠头,嘿嘿的笑道“我赌的少了,20亿轻松就能过了,我再加5亿”,他跑去白板边上把自己的赌注擦去,写上25,接下来有人写上28,有人写上30,有人跑到微博上开下盘口,同事们纷纷转载下注。接下来的这24个小时,战时指挥部的工程师们都不能休息,他们盯着网站的各种监控指标,适时的调整机器和增减功能。顶住第一波高峰之后,这些人开始忙里偷闲的给自己买东西,大家互相交流着哪家买的移动硬盘靠谱,哪家衣服适合自己的女朋友,不时的有人哀嚎宝贝被人抢了、信用卡额度不够了。同时,旁边白板上的赌注越下越大。

淘宝技术发展

  11月11日,这个棍子最多的日子被网民自我调侃的变成了一个节日——“光棍节”。而淘宝网又用疯狂的折扣促销给它赋予了另外一个意义——“购物狂欢节”。2011年11月11日这一天,淘宝商城与淘宝网交易额之和突破52亿,这个数字是“购物天堂”香港一天零售总额8.5亿的6倍。

  网民感受到的是疯抢的喜悦,而网站的技术人员感受到的却是“压力山大”。就如同你家办酒席,宴请左邻右舍,这个办起来容易。倘若宴请十里八乡所有的人,吃饭的人自然开心,但却不是一般人家能够办得起来的。能办得起来如此盛宴者,需要强大的财力物力、组织能力、技术实力(例如做这么多菜,你的炒锅一定要是“分布式的”、“可复制的”、“可扩展的”,洗菜切菜要有“工作流引擎”,上菜的路径要用图论来计算出来,甚至连厨房的下水道都要重新设计)。

  淘宝能够举办如此盛宴,网站的技术实力可见一斑。淘宝网拥有全国最大的Hadoop分布式计算集群之一,日新增数据50TB,有40PB海量数据存储。分布在全国各地80多个节点的CDN网络,支持的流量超过800Gbps。淘宝的搜索引擎能够对数十亿的商品数据进行实时搜索,另外还拥有自主研发的文件存储系统和缓存系统,以及Java中间件和消息中间件系统,这一切组成了一个庞大的电子商务操作系统。另外从商业数据上来看,Amazon的财报显示2011年完成了大约480亿美金的交易额,eBay 2011年财报全年完成了大约600亿美金的交易额(不包括其独立的汽车交易平台)。不管从交易额、商品数量、同比增速等指标上看,淘宝网均远超于此,是目前全球最大的电子商务平台。(由于淘宝非上市公司,未公布2011年业绩,以上内容来自淘宝网技术副总裁@_行癫 的微博)

  以上这些技术数据可能已经让一些同学产生不适的感觉,为了让更多的人读懂这本书,我们从技术的角度来看,小美访问淘宝网的时候,网站上发生了什么事情。参考资料:《技术普及帖:你刚才在淘宝上买了一件东西》,来自南京邮电大学孙放同学。

  为了有个更直观的对比,我们说一个同行,他在2011年光棍节之前做促销,流量上去之后,达到12Gbps(他们有这么大的流量,老板很高兴,在微博上面说了这个数据),这时候流量达到了极限,网站几乎挂掉,用户无法下订单。而淘宝网光棍节当天网络的流量最高达到800多Gbps,带给各家银行和快递公司的流量也让他们压力山大,如临大敌(后来,他们以能够撑住淘宝带来的流量为荣而到处宣传)。另外如果你在网上购买过火车票的话,更能体会到网站能支持多大的流量有多重要。但这不是一朝一夕做出来的,也不是有钱就能办到的。 

  以上对比的这些网站,也许读者很容易就猜到是哪一家,这里拿出来作对比,绝对没有嘲笑人家的意思,采用通常的网站技术方案,能做到这种程度已经不错了。任何网站的发展都不是一蹴而就的,在什么样的阶段采用什么样的技术。在发展的过程中网站会遇到各种各样的问题和业务带来的压力,正是这些原因才推动着技术的进步和发展,而技术的发展又会反过来促进业务的更大提升。二者互为因果,相互促进。如今淘宝网的流量已经是全球排名第12、国内排名第3(美国的eBay全球排名23,国内前两名是百度和腾讯)。淘宝网的系统也从使用一台服务器,到采用万台以上的服务器。本书就为大家描述淘宝网在整个发展过程中,所有的主动和被动的技术变革的前因后果,这由很多有趣的故事组成。

  正如同很多人或组织成功了以后,就会为自己的出身编造一个美丽的传说。淘宝网的出身,网上也有非常多的传说,下面我们就从它的出生开始讲起。

  二、个人网站 

  2003年4月7日,马云,在杭州,成立了一个神秘的组织。他叫来十位员工,要他们签了一份协议,这份协议要求他们立刻离开阿里巴巴,去做一个神秘的项目。这个项目要求绝对保密,老马戏称“连说梦话被老婆听到都不行,谁要是透漏出去,我将追杀到天涯海角”。这份协议是英文版的,匆忙之间,大多数人根本来不及看懂,但出于对老马的信任,都卷起铺盖离开了阿里巴巴。

  他们去了一个神秘的据点——湖畔花园小区的一套未装修的房子里,房子的主人是马云。这伙人刚进去的时候,马云给他们布置了一个任务,就是在最短的时间内做出一个个人对个人(C2C)的商品交易的网站。现在出一个问题考考读者,看你适不适合做淘宝的创业团队。亲,要是让你来做,你怎么做?

  在说出这个答案之前,容我先卖个关子,介绍一下这个创业团队的成员:三个开发工程师(虚竹、三丰、多隆)、一个UED(二当家)、三个运营(小宝、阿珂、破天)、一个经理(财神)、还有就是马云和他的秘书。当时对整个项目组来说压力最大的就是时间,怎么在最短的时间内把一个从来就没有的网站从零开始建立起来?了解淘宝历史的人知道淘宝是在2003年5月10日上线的,这之间只有一个月。要是你在这个团队里,你怎么做?我们的答案就是:买一个来。

  买一个网站显然比做一个网站要省事一些,但是他们的梦想可不是做一个小网站而已,要做大,就不是随便买个就行的,要有比较低的维护成本,要能够方便的扩展和二次开发。那接下来就是第二个问题:买一个什么样的网站?答案是:轻量一点的,简单一点的,于是买了这样一个架构的网站:LAMP(Linux+Apache+MySQL+PHP)。这个直到现在还是一个很常用的网站架构模型。这种架构的优点是:无需编译,发布快速,PHP功能强大,能做从页面渲染到数据访问所有的事情,而且用到的技术都是开源的,免费。

  当时我们是从一个美国人那里买来的一个网站系统,这个系统的名字叫做PHPAuction(他们的官方网站 http://www.phpauction.net,这个名字很直白,一眼就看出来这个系统是用什么语言做的、是干什么用的),PHPAuction有好几个版本,我们买的是最高版的,功能比较多,而且最重要的是对方提供了源代码。最高版比较贵,花了我们2000美金(貌似现在降价了,只要946美元)。买来之后不是直接就能用的,需要很多本地化的修改,例如页面模板改的漂亮一点,页头页脚加上自己的站点简介等,其中最有技术含量的是对数据库进行了一个修改。原来是从一个数据库进行所有的读写操作,拿过来之后多隆把它给拆分成一个主库、两个从库,读写分离。这么做的好处有几点:存储容量增加了,有了备份,使得安全性增加了,读写分离使得读写效率提升了。这样整个系统的架构就如下图所示:

淘宝技术发展 

  其中Pear DB是一个PHP模块,负责数据访问层。另外也用开源的论坛系统PHPBB(http://www.phpbbchina.com )搭建了一个小的论坛社区,虚竹负责机器采购、配置、架设等,三丰和多隆负责编码,他们把交易系统和论坛系统的用户信息打通,给运营人员开发出后台管理(admin系统)的功能,把交易类型从只有拍卖这一种增加为拍卖、一口价、求购商品、海报商品(意思是还没推出的商品,先挂个海报出来)这四种。(PHPAuction只有拍卖的交易,Auction即拍卖的意思。@_行癫在微博中提到:今天eBay所有交易中拍卖交易仍然占了40%,而在中国,此种模式在淘宝几乎从一开始就未能占据优势,如今在主流的交易中几乎可以忽略不计。背后的原因一直令人费解。我大致可以给出其中一种解释,eBay基本在发达国家展开业务,制造业外包后,电子商务的基本群体大多只能表现为零散的个体间交易。

  在经历了另外一些有趣的事情之后(这些有趣的事情包括“淘宝”这个名字的由来,员工花名的由来等等,由于本书主要描述技术方面的故事,对这些有兴趣的可以去网上找),网站开始上线运行了。

淘宝技术发展 

  在接下来的大半年时间里,这个网站迅速显示出了它的生机。这里有必要提一下当时的市场环境,非典(SARS)的肆虐使得大家都不敢出门,尤其是去商场之类人多的地方。另外在神州大地上最早出现的C2C网站易趣也正忙的不亦乐乎,2002年3月,eBay以3000万美元收购了易趣公司33%的股份,2003年6月以1.5亿美元收购了易趣公司剩余67%的股份。当时淘宝网允许买卖双方留下联系方式,允许同城交易,整个操作过程简单轻松。而eBay为了收取交易佣金,是禁止这么做的,这必然增加了交易过程的难度。而且eBay为了全球统一,把易趣原来的系统替换成了美国eBay的系统,用户体验一下子全变了,操作起来非常麻烦,这等于是把积累的用户拱手送给了淘宝。为了不引起eBay的注意,淘宝网在2003年里一直声称自己是一个“个人网站”。由于这个创业团队强大的市场开拓和运营能力,淘宝网发展的非常迅猛,2003年底就吸引了注册用户XXX,最高每日31万PV,从5月到年底成交额4000万。这没有引起eBay的注意,却引起了阿里巴巴内部很多员工的注意,他们觉得这个网站以后会成为阿里巴巴强劲的对手。甚至有人在内网发帖,忠告管理层要警惕这个刚刚起步的网站,但管理层似乎无动于衷。(这个团队的保密工作做的真好)

  在市场和运营的后方,淘宝网的技术团队也在快速的做着系统的改进和创新。这里还有个有趣的故事,eBay和易趣早期都有员工在论坛上响应用户的需求,eBay的论坛用粉红色背景来区分员工的发言,易趣的员工在论坛上昵称都选各种豆豆,例如黄豆豆、蚕豆豆等。淘宝在讨论运营策略的时候提到这个问题,要求所有的员工都去论坛上回答用户的问题。最早回答问题的任务落在小宝头上,那我们用什么名字好呢?“淘淘”?“宝宝”?小宝都不满意,太女性化了。讨论了很久之后,小宝灵光乍现,干脆取个名字叫“小宝”吧,小宝带七个老婆来开店,迎接各位客官,很有故事性。于是很多武侠小说中的人物开始在论坛中行侠仗义,这些昵称下面标志着“淘宝店小二”,他们回答着各种各样的问题,快速响应着用户的各种需求。如果是技术上能解决的,几个人商量一下,马上就开发、测试、发布上线。反过来对比一下,易趣被eBay收购之后,系统更换成了全球通用的版本,响应用户的一个需求需要层层审批,反应速度自然慢了下来。

  当时淘宝第一个版本的系统里面已经包含了商品发布、管理、搜索、商品详情、出价购买、评价投诉、我的淘宝这些功能(现在主流程中也是这些模块。在2003年10月增加了一个功能节点:“安全交易”,这个是支付宝的雏形)。随着用户需求和流量的不断增长,系统上面做了很多的日常改进,服务器由最初的一台变成了三台,一台负责发送email、一台负责运行数据库、一台负责运行Web App。过一段时间之后,商品搜索的功能占用数据库资源太大了(用like搜索的,很慢),又从阿里巴巴中文站搬过来他们的搜索引擎iSearch,起初iSearch索引的文件放在硬盘上,随着数据量的增长,又采购了NetApp服务器放置iSearch。

  如此快节奏的工作,其实大家都累得不行,有人就提议大家随时随地的锻炼身体,可是外面SARS横行,在一个一百多方的房子里,怎么锻炼呢?高挑美女阿珂提议大家练习提臀操,这个建议遭到男士的一致反对,后来虚竹就教大家练习倒立,这个大家都能接受。于是这个倒立的传统一直延续至今,和花名文化、武侠文化一并传承了下来。

  随着访问量和数据量的飞速上涨,问题很快就出来了,第一个问题出现在数据库上。MySQL当时是第4版的,我们用的是默认的存储引擎MyISAM,这种类型读数据的时候会把表锁住(我们知道Oracle在写数据的时候会有行锁,读数据的时候是没有的),尤其是主库往从库上面写数据的时候,会对主库产生大量的读操作,使得主库性能急剧下降。这样在高访问量的时候,数据库撑不住了。另外,当年的MySQL不比如今的MySQL,在数据的容量和安全性方面也有很多先天的不足(和Oracle相比)。

  三、Oracle/支付宝/旺旺

  淘宝网作为个人网站发展的时间其实并不长,由于它太引人注目了,马云在 2003 年 7 月就宣布了这个是阿里巴巴旗下的网站,随后在市场上展开了很成功的运作。最著名的就是利用中小网站来做广告,突围 eBay 在门户网站上对淘宝的广告封锁。上网比较早的人应该还记得那些在右下角的弹窗和网站腰封上一闪一闪的广告。市场部那位到处花钱买广告的家伙,太能花钱了,一出手就是几百万,他被我们称为“大少爷”。

  “大少爷”们做的广告,带来的就是迅速上涨的流量和交易量。在 2003 年底,MySQL 已经撑不住了,技术的替代方案非常简单,就是换成 Oracle。换 Oracle 的原因除了它容量大、稳定、安全、性能高之外,还有人才方面的原因。在 2003 年的时候,阿里巴巴已经有一支很强大的 DBA 团队了,有冯春培、汪海(七公)这样的人物,后来还有冯大辉(@fenng)、陈吉平(拖雷)。这样的人物牛到什么程度呢?Oracle 给全球的技术专家颁发一些头衔,其中最高级别的叫 ACE(就是扑克牌的“尖儿”,够大的吧),被授予这个头衔的人目前全球也只有 300 多名(名单在这里: http://apex.oracle.com/pls/otn/f?p=19297:3 ),当年全球只有十几名。有如此强大的技术后盾,把 MySQL 换成 Oracle 是顺理成章的事情。

  但更换数据库不是只换个库就可以的,访问方式,SQL 语法都要跟着变,最重要的一点是,Oracle 并发访问能力之所以如此强大,有一个关键性的设计——连接池。但对于 PHP 语言来说它是放在 Apache 上的,每一个请求都会对数据库产生一个连接,它没有连接池这种功能(Java 语言有 Servlet 容器,可以存放连接池)。那如何是好呢?这帮人打探到 eBay 在 PHP 下面用了一个连接池的工具,是 BEA 卖给他们的。我们知道 BEA 的东西都很贵,我们买不起,于是多隆在网上寻寻觅觅,找到一个开源的连接池代理服务 SQLRelay( http://sourceforge.jp/projects/freshmeat_sqlrelay ),这个东西能够提供连接池的功能,多隆对它进行了一些功能改进之后就拿来用了。这样系统的架构就变成了如下的样子:

淘宝技术发展

  数据一开始是放在本地的,DBA 们对 Oracle 做调优的工作,也对 SQL 进行调优。后来数据量变大了,本地存储不行了。买了 NAS(NetworkAttached Storage:网络附属存储),NetApp 的 NAS 存储作为了数据库的存储设备,加上 Oracle RAC(Real Application Clusters,实时应用集群)来实现负载均衡。七公说这实际上是走了一段弯路,NAS 的 NFS(Network File System)协议传输的延迟很严重,但那时侯不懂。后来采购了 Dell 和 EMC 合作的 SAN 低端存储,性能一下子提升了 10 几倍,这才比较稳定了。再往后来数据量更大了,存储的节点一拆二、二拆四,RAC 又出问题了。这才踏上了购买小型机的道路。在那段不稳定的时间里,七公曾经在机房住了 5 天 5 夜。

  替换完数据库,时间到了 2004 年春天,俗话说“春宵一刻值千金”,但这些人的春宵却不太好过了。他们在把数据的连接放在 SQLRelay 之后就噩梦不断,这个代理服务经常会死锁,如同之前的 MySQL 死锁一样。虽然多隆做了很多修改,但当时那个版本内部处理的逻辑不对,问题很多,唯一解决的办法就是“重启”它的服务。这在白天还好,连接上机房的服务器,把进程杀掉,然后开启就可以了,但是最痛苦的是它在晚上也要死掉,于是工程师们不得不 24 小时开着手机,一旦收到“SQLRelay 进程挂起”的短信,就从春梦中醒来,打开电脑,连上机房,重启服务。后来干脆每天睡觉之前先重启一下。做这事最多的据说是三丰,他现在是淘宝网的总裁。现在我们知道,任何牛B的人物,都有一段苦B的经历。

  微博上有人说“好的架构是进化来的,不是设计来的”。的确如此,其实还可以再加上一句“好的功能也是进化来的,不是设计来的”。在架构的进化过程中,业务的进化也非常迅猛。最早的时候,买家打钱给卖家都是通过银行转账汇款,有些骗子收了钱却不发货,这是一个很严重的问题。然后这伙人研究了 PayPal 的支付方式,发现也不能解决问题。后来这几个聪明的脑袋又想到了“担保交易”这种第三方托管资金的办法。于是在 2003 年 10 月,淘宝网上面上线了一个功能,叫做“安全交易”,卖家选择支持这种功能的话,买家会把钱交给淘宝网,等他收到货之后,淘宝网再把钱给卖家。这就是现在的支付宝,在前两天(2012.2.21)年会上,支付宝公布 2011 年的交易笔数已经是 PayPal 的两倍。这个划时代的创新,其实就是在不断的思索过程中的一个灵光乍现。

  当时开发“安全交易”功能的是茅十八和他的徒弟苗人凤(茅十八开发到一半去上海读 MBA 去了,苗人凤现在是支付宝的首席业务架构师),开发跟银行网关对接的功能的是多隆。当时多数银行的网站已经支持在线支付了,但多隆告诉我,他们的网关五花八门,用什么技术的都有,必须一家一家去接。而且他们不保证用户付钱了就一定扣款成功、不保证扣款成功了就一定通知淘宝、不保证通知淘宝了就一定能通知到、不保证通知到了就不重复通知。这害苦了苗人凤,他必须每天手工核对账单,对不齐的话就一定是有人的钱找不到地方了,少一分钱都睡不着觉。另外他为了测试这些功能,去杭州所有的银行都办理了一张银行卡。一堆银行卡摆在桌子上,不知道的人还以为这个家伙一定很有钱,其实里面都只是十块八块的。现在我们再一次知道,任何牛B的人物,都必须有一段苦B的经历。

  有人说淘宝打败易趣(eBay 中国)是靠免费,其实这只是原因之一。如果说和易趣过招第一招是免费的话,这让用户没有门槛就愿意来,那第二招就是“安全支付”,这让用户放心付款,不必担心被骗。在武侠小说中真正的高手飞花摘叶即可伤人,他们不会局限于一招两招,一旦出手,连绵不绝。而淘宝的第三招就是“旺旺”,让用户在线沟通。其实淘宝旺旺也不是自己生出来的,是从阿里巴巴的“贸易通”复制过来的。从 2004 年 3 月开始,“叮咚、叮咚”这个经典的声音就回荡在所有淘宝买家和卖家的耳边,“亲,包邮不?”,“亲,把零头去掉行不?”,这亲切的砍价声造就了后来的“淘宝体”。有人说中国人就是爱砍价,虽然笔者体会不到砍价成功后有多少成就感,但每次我去菜市场,看到大妈们砍价砍得天昏地暗,那满足的劲头堪比捡到了钱,我就深刻的理解了淘宝旺旺在交易过程中的价值。我猜 eBay 也体会不到砍价的乐趣,他们一直不允许买卖双方在线聊天,收购了 skype 之后也没有用到电子商务中去。

  旺旺在推出来没多久,就惹了一个法律方面的麻烦。有个做雪饼的厂家找上门来,说我们侵权了,他们家的雪饼很好吃,牛奶也做得不错,我们都很喜欢。然后我们就在旺旺的前面加了两个字,叫做“淘宝旺旺”。在那个野蛮生长的阶段,其实很多产品都是想到什么就做什么,例如我们还搭建过一个聊天室,但似乎淘宝网不是一个闲聊的地方,这个聊天室门可罗雀,一段时间后就关闭掉了。

  SQLRelay 的问题搞得三丰他们很难睡个囫囵觉,那一年开半年会的时候,公司特地给三丰颁了一个奖项,对他表示深切的安慰。但不能总这样啊,于是,2004年的上半年开始,整个网站就开始了一个脱胎换骨的手术。

你发现快要过年了,于是想给你的女朋友买一件毛衣,你打开了www.taobao.com。这时你的浏览器首先查询DNS服务器,将www.taobao.com转换成ip地址。不过首先你会发现,你在不同的地区或者不同的网络(电信、联通、移动)的情况下,转换后的IP地址很可能是 不一样的,这首先涉及到负载均衡的第一步,通过DNS解析域名时将你的访问分配到不同的入口,同时尽可能保证你所访问的入口是所有入口中可能较快的一个 (这和后文的CDN不一样)。

  你通过这个入口成功的访问了www.taobao.com的实际的入口IP地址。这时你产生了一个PV,即Page View,页面访问。每日每个网站的总PV量是形容一个网站规模的重要指标。淘宝网全网在平日(非促销期间)的PV大概是16-25亿之间。同时作为一个独立的用户,你这次访问淘宝网的所有页面,均算作一个UV(Unique Visitor用户访问)。最近臭名昭著的12306.cn的日PV量最高峰在10亿左右,而UV量却远小于淘宝网十余倍,这其中的原因我相信大家都会知道。

  因为同一时刻访问www.taobao.com的人数过于巨大,所以即便是生成淘宝首页页面的服务器,也不可能仅有一台。仅用于生成www.taobao.com首页的服务器就可能有成百上千台,那么你的一次访问时生成页面给你看的任务便会被分配给其中一台服务器完成。这个过程要保证公正、公平、平均(暨这成百上千台服务器每台负担的用户数要差不多),这一很复杂的过程是由几个系统配合完成,其中最关键的便是LVS(Linux Virtual Server),世界上最流行的负载均衡系统之一,正是由目前在淘宝网供职的章文嵩博士开发的。

  经过一系列复杂的逻辑运算和数据处理,用于这次给你看的淘宝网首页的HTML内容便生成成功了。对web前端稍微有点常识的童鞋都应该知道,下一步浏览器会去加载页面中用到的css、js、图片、脚本和资源文件。但是可能相对较少的同学才会知道,你的浏览器在同一个域名下并发加载的资源数量是有限制的,例如IE6-7是两个,IE8是6个,Chrome各版本不大一样,一般是4-6个。我刚刚看了一下,我访问淘宝网首页需要加载126个资源,那么如此小的并发连接数自然会加载很久。所以前端开发人员往往会将上述这些资源文件分布在好多个域名下,变相的绕过浏览器的这个限制,同时也为下文的CDN工作做准备。

  据不可靠消息,在双十一当天高峰,淘宝的访问流量最巅峰达到871GB/S。这个数字意味着需要178万个4Mb带宽的家庭宽带才能负担的起,也完全有能力拖垮一个中小城市的全部互联网带宽。那么显然,这些访问流量不可能集中在一起。并且大家都知道,不同地区不同网络(电信、联通等)之间互访会非常缓慢,但是你却发现很少发现淘宝网访问缓慢。这便是CDN(Content Delivery Network),即内容分发网络的作用。淘宝在全国各地建立了数十上百个CDN节点,利用一些手段保证你访问的(这里主要指js、css、图片等)地方是离你最近的CDN节点,这样便保证了大流量分散在各地访问的加速节点上。

  这便出现了一个问题,那就是假若一个卖家发布了一个新的宝贝,上传了几张新的宝贝图片,那么淘宝网如何保证全国各地的CDN节点中都会同步的存在这几张图 片供用户使用呢?这里边就涉及到了大量的内容分发与同步的相关技术。淘宝开发了分布式文件系统TFS(Taobao File System)来处理这类问题。

  好了,这时你终于加载完了淘宝首页,那么你习惯性的在首页搜索框中输入了'毛衣'二字并敲回车,这时你又产生了一个PV,然后,淘宝网的主搜索系统便开始为你服务了。它首先对你输入的内容基于一个分词库进行分词操作。众所周知,英文是以词为单位的,词和词之间是靠空格隔开,而中文是以字为单位,句子中所有的字连起来才能描述一个意思。例如,英文句子I am a student,用中文则为:“我是一个学生”。计算机可以很简单通过空格知道student是一个单词,但是不能很容易明白“学”、“生”两个字合起来才表示一个词。把中文的汉字序列切分成有意义的词,就是中文分词,有些人也称为切词。我是一个学生,分词的结果是:我 是 一个 学生。

  进行分词之后,还需要根据你输入的搜索词进行你的购物意图分析。用户进行搜索时常常有如下几类意图:(1)浏览型:没有明确的购物对象和意图,边看边买,用户比较随意和感性。Query例如:”2010年10大香水排行”,”2010年流行毛衣”, “zippo有多少种类?”;(2)查询型:有一定的购物意图,体现在对属性的要求上。Query例如:”适合老人用的手机”,”500元 手表”;(3)对比型:已经缩小了购物意图,具体到了某几个产品。Query例如:”诺基亚E71 E63″,”akg k450 px200″;(4)确定型:已经做了基本决定,重点考察某个对象。Query例如:”诺基亚N97″,”IBM T60″。通过对你的购物意图的分析,主搜索会呈现出完全不同的结果来。

  之后的数个步骤后,主搜索系统便根据上述以及更多复杂的条件列出了搜索结果,这一切是由一千多台搜索服务器完成。然后你开始逐一点击浏览搜索出的宝贝。你开始查看宝贝详情页面。经常网购的亲们会发现,当你买过了一个宝贝之后,即便是商家多次修改了宝贝详情页,你仍然能够通过‘已买到的宝贝’查看当时的快照。这是为了防止商家对在商品详情中承诺过的东西赖账不认。那么显然,对于每年数十上百亿比交易的商品详情快照进行保存和快速调用不是一个简单的事情。这 其中又涉及到数套系统的共同协作,其中较为重要的是Tair,淘宝自行研发的分布式KV存储方案。

  然后无论你是否真正进行了交易,你的这些访问行为便忠实的被系统记录下来,用于后续的业务逻辑和数据分析。这些记录中访问日志记录便是最重要的记录之一, 但是前边我们得知,这些访问是分布在各个地区很多不同的服务器上的,并且由于用户众多,这些日志记录都非常庞大,达到TB级别非常正常。那么为了快速及时 传输同步这些日志数据,淘宝研发了TimeTunnel,用于进行实时的数据传输,交给后端系统进行计算报表等操作。

  你的浏览数据、交易数据以及其它很多很多的数据记录均会被保留下来。使得淘宝存储的历史数据轻而易举的便达到了十数甚至更多个 PB(1PB=1024TB=1048576GB)。如此巨大的数据量经过淘宝系统1:120的极限压缩存储在淘宝的数据仓库中。并且通过一个叫做云梯的,由2000多台服务器组成的超大规模数据系统不断的进行分析和挖掘。

  从这些数据中淘宝能够知道小到你是谁,你喜欢什么,你的孩子几岁了,你是否在谈恋爱,喜欢玩魔兽世界的人喜欢什么样的饮料等,大到各行各业的零售情况、各类商品的兴衰消亡等等海量的信息。    

  说了这么多,其实也只是叙述了淘宝上正在运行的成千上万个系统中的寥寥几个。即便是你仅仅访问一次淘宝的首页,所涉及到的技术和系统规模都是你完全无法想 象的,是淘宝2000多名顶级的工程师们的心血结晶,其中甚至包括长江学者、国家科学技术最高奖得主等众多大牛。同样,百度、腾讯等的业务系统也绝不比淘宝简单。你需要知道的是,你每天使用的互联网产品,看似简单易用,背后却凝聚着难以想象的智慧与劳动。

1. 前言

  Internet的高速发展,给人们的工作和生活带来了极大的便利,对Internet的服务品质和访问速度要求越来越高,虽然带宽不断增加,用户数量也在不断增加,受Web服务器的负荷和传输距离等因数的影响,响应速度慢还是经常抱怨和困扰。解决方案就是在网络传输上利用缓存技术使得Web服务数据流能就近访问,是优化网络数据传输非常有效的技术,从而获得高速的体验和品质保证。

  网络缓存技术,其目的就是减少网络中冗余数据的重复传输,使之最小化,将广域传输转为本地或就近访问。互联网上传递的内容,大部分为重复的Web/FTP数据,Cache服务器及应用Caching技术的网络设备,可大大优化数据链路性能,消除数据峰值访问造成的结点设备阻塞。Cache服务器具有缓存功能,所以大部分网页对象(Web page object),如html, htm, php等页面文件,gif,tif, png, bmp等图片文件,以及其他格式的文件,在有效期(TTL)内,对于重复的访问,不必从原始网站重新传送文件实体,只需通过简单的认证(Freshness Validation)- 传送几十字节的Header,即可将本地的副本直接传送给访问者。由于缓存服务器通常部署在靠近用户端,所以能获得近似局域网的响应速度,并有效减少广域带宽的消耗。据统计,Internet上超过80%的用户重复访问20%的信息资源,给缓存技术的应用提供了先决的条件。缓存服务器的体系结构与Web服务器不同,缓存服务器能比Web服务器获得更高的性能,缓存服务器不仅能提高响应速度,节约带宽,对于加速Web服务器,有效减轻源服务器的负荷是非常有效的。

  高速缓存服务器(Cache Server)是软硬件高度集成的专业功能服务器,主要做高速缓存加速服务,一般部署在网络边缘。根据加速对象不同,分为客户端加速和服务器加速,客户端加速Cache部署在网络出口处,把常访问的内容缓存在本地,提高响应速度和节约带宽;服务器加速,Cache部署在服务器前端,作为Web服务器的前置机,提高Web服务器的性能,加速访问速度。如果多台Cache加速服务器且分布在不同地域,需要通过有效地机制管理Cache网络,引导用户就近访问,全局负载均衡流量,这就是CDN内容传输网络的基本思想。

  2.什么是CDN?

  CDN的全称是Content Delivery Network,即内容分发网络。其目的是通过在现有的Internet中增加一层新的网络架构,将网站的内容发布到最接近用户的网络"边缘",使用户可以就近取得所需的内容,解决Internet网络拥塞状况,提高用户访问网站的响应速度。从技术上全面解决由于网络带宽小、用户访问量大、网点分布不均等原因,解决用户访问网站的响应速度慢的根本原因。

  狭义地讲,内容分发布网络(CDN)是一种新型的网络构建方式,它是为能在传统的IP网发布宽带丰富媒体而特别优化的网络覆盖层;而从广义的角度,CDN代表了一种基于质量与秩序的网络服务模式。简单地说,内容发布网络(CDN)是一个经策略性部署的整体系统,包括分布式存储、负载均衡、网络请求的重定向和内容管理4个要件,而内容管理和全局的网络流量管理(Traffic Management)是CDN的核心所在。通过用户就近性和服务器负载的判断,CDN确保内容以一种极为高效的方式为用户的请求提供服务。总的来说,内容服务基于缓存服务器,也称作代理缓存(Surrogate),它位于网络的边缘,距用户仅有"一跳"(Single Hop)之遥。同时,代理缓存是内容提供商源服务器(通常位于CDN服务提供商的数据中心)的一个透明镜像。这样的架构使得CDN服务提供商能够代表他们客户,即内容供应商,向最终用户提供尽可能好的体验,而这些用户是不能容忍请求响应时间有任何延迟的。据统计,采用CDN技术,能处理整个网站页面的70%~95%的内容访问量,减轻服务器的压力,提升了网站的性能和可扩展性。

  与目前现有的内容发布模式相比较,CDN强调了网络在内容发布中的重要性。通过引入主动的内容管理层的和全局负载均衡,CDN从根本上区别于传统的内容发布模式。在传统的内容发布模式中,内容的发布由ICP的应用服务器完成,而网络只表现为一个透明的数据传输通道,这种透明性表现在网络的质量保证仅仅停留在数据包的层面,而不能根据内容对象的不同区分服务质量。此外,由于IP网的"尽力而为"的特性使得其质量保证是依靠在用户和应用服务器之间端到端地提供充分的、远大于实际所需的带宽通量来实现的。在这样的内容发布模式下,不仅大量宝贵的骨干带宽被占用,同时ICP的应用服务器的负载也变得非常重,而且不可预计。当发生一些热点事件和出现浪涌流量时,会产生局部热点效应,从而使应用服务器过载退出服务。这种基于中心的应用服务器的内容发布模式的另外一个缺陷在于个性化服务的缺失和对宽带服务价值链的扭曲,内容提供商承担了他们不该干也干不好的内容发布服务。

  纵观整个宽带服务的价值链,内容提供商和用户位于整个价值链的两端,中间依靠网络服务提供商将其串接起来。随着互联网工业的成熟和商业模式的变革,在这条价值链上的角色越来越多也越来越细分。比如内容/应用的运营商、托管服务提供商、骨干网络服务提供商、接入服务提供商等等。在这一条价值链上的每一个角色都要分工合作、各司其职才能为客户提供良好的服务,从而带来多赢的局面。从内容与网络的结合模式上看,内容的发布已经走过了ICP的内容(应用)服务器和IDC这两个阶段。IDC的热潮也催生了托管服务提供商这一角色。但是,IDC并不能解决内容的有效发布问题。内容位于网络的中心并不能解决骨干带宽的占用和建立IP网络上的流量秩序。因此将内容推到网络的边缘,为用户提供就近性的边缘服务,从而保证服务的质量和整个网络上的访问秩序就成了一种显而易见的选择。而这就是内容发布网(CDN)服务模式。CDN的建立解决了困扰内容运营商的内容"集中与分散"的两难选择。无疑对于构建良好的互联网价值链是有价值的,也是不可或缺的。

  3.CDN新应用和客户

  目前的CDN服务主要应用于证券、金融保险、ISP、ICP、网上交易、门户网站、大中型公司、网络教学等领域。另外在行业专网、互联网中都可以用到,甚至可以对局域网进行网络优化。利用CDN,这些网站无需投资昂贵的各类服务器、设立分站点,特别是流媒体信息的广泛应用、远程教学课件等消耗带宽资源多的媒体信息,应用CDN网络,把内容复制到网络的最边缘,使内容请求点和交付点之间的距离缩至最小,从而促进Web站点性能的提高,具有重要的意义。CDN网络的建设主要有企业建设的CDN网络,为企业服务;IDC的CDN网络,主要服务于IDC和增值服务;网络运营上主建的CDN网络,主要提供内容推送服务;CDN网络服务商,专门建设的CDN用于做服务,用户通过与CDN机构进行合作,CDN负责信息传递工作,保证信息正常传输,维护传送网络,而网站只需要内容维护,不再需要考虑流量问题。

  CDN能够为网络的快速、安全、稳定、可扩展等方面提供保障。

  IDC建立CDN网络,IDC运营商一般需要有分部各地的多个IDC中心,服务对象是托管在IDC中心的客户,利用现有的网络资源,投资较少,容易建设。例如某IDC全国有10个机房,加入IDC的CDN网络,托管在一个节点的Web服务器,相当于有了10个镜像服务器,就近供客户访问。宽带城域网,域内网络速度很快,出城带宽一般就会瓶颈,为了体现城域网的高速体验,解决方案就是将Internet网上内容高速缓存到本地,将Cache部署在城域网各POP点上,这样形成高效有序的网络,用户仅一跳就能访问大部分的内容,这也是一种加速所有网站CDN的应用。

  4.CDN 的工作原理

  在描述CDN的实现原理,让我们先看传统的未加缓存服务的访问过程,以便了解CDN缓存访问方式与未加缓存访问方式的差别:

  由上图可见,用户访问未使用CDN缓存网站的过程为:

  1)、用户向浏览器提供要访问的域名;

  2)、浏览器调用域名解析函数库对域名进行解析,以得到此域名对应的IP地址;

  3)、浏览器使用所得到的IP地址,域名的服务主机发出数据访问请求;

  4)、浏览器根据域名主机返回的数据显示网页的内容。

  通过以上四个步骤,浏览器完成从用户处接收用户要访问的域名到从域名服务主机处获取数据的整个过程。CDN网络是在用户和服务器之间增加Cache层,如何将用户的请求引导到Cache上获得源服务器的数据,主要是通过接管DNS实现,下面让我们看看访问使用CDN缓存后的网站的过程:

淘宝技术发展

  通过上图,我们可以了解到,使用了CDN缓存后的网站的访问过程变为:

  1)、用户向浏览器提供要访问的域名;

  2)、浏览器调用域名解析库对域名进行解析,由于CDN对域名解析过程进行了调整,所以解析函数库一般得到的是该域名对应的CNAME记录,为了得到实际IP地址,浏览器需要再次对获得的CNAME域名进行解析以得到实际的IP地址;在此过程中,使用的全局负载均衡DNS解析,如根据地理位置信息解析对应的IP地址,使得用户能就近访问。

  3)、此次解析得到CDN缓存服务器的IP地址,浏览器在得到实际的IP地址以后,向缓存服务器发出访问请求;

  4)、缓存服务器根据浏览器提供的要访问的域名,通过Cache内部专用DNS解析得到此域名的实际IP地址,再由缓存服务器向此实际IP地址提交访问请求;

  5)、缓存服务器从实际IP地址得得到内容以后,一方面在本地进行保存,以备以后使用,二方面把获取的数据返回给客户端,完成数据服务过程;

  6)、客户端得到由缓存服务器返回的数据以后显示出来并完成整个浏览的数据请求过程。

  通过以上的分析我们可以得到,为了实现既要对普通用户透明(即加入缓存以后用户客户端无需进行任何设置,直接使用被加速网站原有的域名即可访问),又要在为指定的网站提供加速服务的同时降低对ICP的影响,只要修改整个访问过程中的域名解析部分,以实现透明的加速服务,下面是CDN网络实现的具体操作过程。

  1)、作为ICP,只需要把域名解释权交给CDN运营商,其他方面不需要进行任何的修改;操作时,ICP修改自己域名的解析记录,一般用cname方式指向CDN网络Cache服务器的地址。

  2)、作为CDN运营商,首先需要为ICP的域名提供公开的解析,为了实现sortlist,一般是把ICP的域名解释结果指向一个CNAME记录;

  3)、当需要进行sorlist时,CDN运营商可以利用DNS对CNAME指向的域名解析过程进行特殊处理,使DNS服务器在接收到客户端请求时可以根据客户端的IP地址,返回相同域名的不同IP地址;

  4)、由于从cname获得的IP地址,并且带有hostname信息,请求到达Cache之后,Cache必须知道源服务器的IP地址,所以在CDN运营商内部维护一个内部DNS服务器,用于解释用户所访问的域名的真实IP地址;

  5)、在维护内部DNS服务器时,还需要维护一台授权服务器,控制哪些域名可以进行缓存,而哪些又不进行缓存,以免发生开放代理的情况。

  5.CDN的技术手段

  实现CDN的主要技术手段是高速缓存、镜像服务器。可工作于DNS解析或HTTP重定向两种方式,通过Cache服务器,或异地的镜像站点完成内容的传送与同步更新。DNS方式用户位置判断准确率大于85%,HTTP方式准确率为99%以上;一般情况下,各Cache服务器群的用户访问流入数据量与Cache服务器到原始网站取内容的数据量之比在2:1到3:1之间,即分担50%到70%的到原始网站重复访问数据量(主要是图片,流媒体文件等内容);对于镜像,除数据同步的流量,其余均在本地完成,不访问原始服务器。

  镜像站点(Mirror Site)服务器是我们经常可以看到的,它让内容直截了当地进行分布,适用于静态和准动态的数据同步。但是购买和维护新服务器的费用较高,另外还必须在各个地区设置镜像服务器,配备专业技术人员进行管理与维护。大型网站在随时更新各地服务器的同时,对带宽的需求也会显著增加,因此一般的互联网公司不会建立太多的镜像服务器。

  高速缓存手段的成本较低,适用于静态内容。Internet的统计表明,超过80%的用户经常访问的是20%的网站的内容,在这个规律下,缓存服务器可以处理大部分客户的静态请求,而原始的WWW服务器只需处理约20%左右的非缓存请求和动态请求,于是大大加快了客户请求的响应时间,并降低了原始WWW服务器的负载。根据美国IDC公司的调查,作为CDN的一项重要指标 —— 缓存的市场正在以每年近100%的速度增长,全球的营业额在2004年将达到45亿美元。网络流媒体的发展还将剌激这个市场的需求。

  6.CDN的网络架构
  CDN网络架构主要由两大部分,分为中心和边缘两部分,中心指CDN网管中心和DNS重定向解析中心,负责全局负载均衡,设备系统安装在管理中心机房,边缘主要指异地节点,CDN分发的载体,主要由Cache和负载均衡器等组成。

  当用户访问加入CDN服务的网站时,域名解析请求将最终交给全局负载均衡DNS进行处理。全局负载均衡DNS通过一组预先定义好的策略,将当时最接近用户的节点地址提供给用户,使用户能够得到快速的服务。同时,它还与分布在世界各地的所有CDNC节点保持通信,搜集各节点的通信状态,确保不将用户的请求分配到不可用的CDN节点上,实际上是通过DNS做全局负载均衡。

  对于普通的Internet用户来讲,每个CDN节点就相当于一个放置在它周围的WEB。通过全局负载均衡DNS的控制,用户的请求被透明地指向离他最近的节点,节点中CDN服务器会像网站的原始服务器一样,响应用户的请求。由于它离用户更近,因而响应时间必然更快。

  每个CDN节点由两部分组成:负载均衡设备和高速缓存服务器

  负载均衡设备负责每个节点中各个Cache的负载均衡,保证节点的工作效率;同时,负载均衡设备还负责收集节点与周围环境的信息,保持与全局负载DNS的通信,实现整个系统的负载均衡。

  高速缓存服务器(Cache)负责存储客户网站的大量信息,就像一个靠近用户的网站服务器一样响应本地用户的访问请求。

  CDN的管理系统是整个系统能够正常运转的保证。它不仅能对系统中的各个子系统和设备进行实时监控,对各种故障产生相应的告警,还可以实时监测到系统中总的流量和各节点的流量,并保存在系统的数据库中,使网管人员能够方便地进行进一步分析。通过完善的网管系统,用户可以对系统配置进行修改。

  理论上,最简单的CDN网络有一个负责全局负载均衡的DNS和各节点一台Cache,即可运行。DNS支持根据用户源IP地址解析不同的IP,实现就近访问。为了保证高可用性等,需要监视各节点的流量、健康状况等。一个节点的单台Cache承载数量不够时,才需要多台Cache,多台Cache同时工作,才需要负载均衡器,使Cache群协同工作。

  7. CDN 示例

  商业化的CDN网络是用于服务性质的,高可用性等要求非常高,有专业产品和CDN网络解决方案,本文主要从理论角度,理解CDN的实现过程,并利用已有网络环境和开源软件做实际配置,更深刻理解CDN的具体工作过程。

  Linux 是开放源代码的免费操作系统,已经成功应用于许多关键领域。Bind是Unix/FreeBSD/Linux等类Unix平台上非常有名DNS服务程序,Internet上超过60%的DNS运行的是bind。Bind的最新版本是9.x,用的比较多的是8.x,bind 9有很多新特性,其中一项是根据用户端源地址对同一域名解析不同的IP地址,有了这种特性,能把用户对同一域名的访问,引导到不同地域节点的服务器上去访问。Squid是Linux等操作系统上有名的Cache引擎,与商业Cache引擎相比,Squid的性能比较低,基本功能工作原理与商业Cache产品是一致的,作为试验,是非常容易配置运行起来。以下简要介绍CDN的配置流程。

  1、要加入CDN服务的网站,需要域名(如www.linuxaid.com.cn, 地址202.99.11.120)解析权提供给CDN运营商,Linuxaid的域名解析记录只要把www主机的A记录改为CNAME并指向cache.cdn.com即可。cache.cdn.com是CDN网络自定义的缓存服务器的标识。在/var/named/linuxaid.com.cn域名解析记录中,由:

www             IN      A       202.99.11.120
改为
www IN CNAME cache.cdn.com.

  2、CDN运营商得到域名解析权以后,得到域名的CNAME记录,指向CDN网络属下缓存服务器的域名,如cache.cdn.com,CDN网络的全局负载均衡DNS,需要把CNAME记录根据策略解析出IP地址,一般是给出就近访问的Cache地址。

  Bind 9的基本功能可以根据不同的源IP地址段解析对应的IP,实现根据地域就近访问的负载均衡,一般可以通过Bind 9的sortlist选项实现根据用户端IP地址返回最近的节点IP地址,具体的过程为:

  1) 为cache.cdn.com设置多个A记录,/var/named/cdn.com 的内容如下:

$TTL 3600
@ IN SOA ns.cdn.com. root.ns.cdn.com. (
2002090201 ;Serial num
10800 ;Refresh after 3 hours
3600 ;Retry
604800 ;Expire
1800 ;Time to live
)
IN NS ns
www IN A 210.33.21.168
ns IN A 202.96.128.68
cache IN A 202.93.22.13 ;有多少个CACHE地址
cache IN A 210.21.30.90 ;就有多少个CACHE的A记录
cache IN A 211.99.13.47

  2) /etc/named.conf中的内容为:

options {
directory "/var/named";
sortlist {
#这一段表示当在本地执行查询时
#将按照202.93.22.13,210.21.30.90,211.99.13.47的顺序返回地址
{ localhost;
{ localnets;
202.93.22.13;
{ 210.21.30.90; 211.99.13.47; };
};
};
#这一段表示当在202/8地址段进行DNS查询时
#将按照202.93.22.13,210.21.30.90,211.99.13.47的顺序返回地址
{ 202/8;
{ 202.93.22.13;
{ 210.21.30.90; 211.99.13.47; };
};
};
#这一段表示当在211/8地址段进行DNS查询时
#将按照211.99.13.47,202.93.22.13,210.21.30.90的顺序返回地址,
#也就是211.99.13.47是最靠近查询地点的节点
{ 211/8;
{ 211.99.13.47;
{ 202.93.22.13; 210.21.30.90; };
};
};
{ 61/8;
{ 202.93.22.13;
{ 210.21.30.90; 211.99.13.47; };
};
};
};
};
zone "." {
type hint;
file "root.cache";
};
zone "localhost" {
type master;
file "localhost";
};
zone "cdn.com" {
type master;
file "cdn.com";
};

  3、Cache在CDN网络中如果工作在服务器加速模式,因为配置里已经写明加速服务器的url,所以Cache直接匹配用户请求,到源服务器获得内容并缓存供下次使用;如果Cache工作在客户端加速模式,Cache需要知道源服务器的IP地址,所以CDN网络维护和运行一个供Cache使用的DNS服务器,解析域名的真实IP地址,如202.99.11.120 ,各域名的解析记录与未加入CDN网络之前一样。

  4、工作在CDN网络中缓存服务器必须工作在透明方式,对于Squid来说,需要设置以下参数:

httpd_accel_host virtual
httpd_accel_port 80
httpd_accel_with_proxy on
httpd_accel_uses_host_header on
 

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卖人

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莫须有

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工作和生活哪个更重要

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理想

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生日快乐

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梦里不知身是

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一群和尚看别

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world cup

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从德鲁克到万

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另外一个号

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好空调,格力

(0/59)2006-05-28 22:16

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回家

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