重磅 | 腾讯大数据宣布开源第三代高性能计算平台Angel

AI科技评论按：昨日，腾讯大数据技术峰会暨KDD China技术峰会上在深圳召开，腾讯数据平台部总经理，首席数据专家蒋杰做了腾讯大数据平台Angel即将全面开源的报告，AI科技评论现场摘编如下。

获得Sort benchmark4冠军背后

大家好，很多人已经知道腾讯获得了今年的Sort benchmark的排序的4项冠军，很多朋友来问我，腾讯是怎么做到的，背后支撑的究竟是什么样的技术？今天，我借这个机会，跟大伙来讲讲背后的一些故事。

相信很多人看过我们在很多城市机场投放的这个广告，这个广告里面画的是一个赛跑的选手，排序比赛，就跟奥运会的百米赛跑一样，都要很快。但我想说的是，其实我们更像一个长跑选手，我们在跑马拉松，这场马拉松，我们跑了7年。

回顾过去几年的比赛的成绩，几年前冠军都是被美国企业垄断的，最近三年则是BAT拿了冠军。应该说，这几年，国内互联网的发展速度不比美国慢，与此同时，以BAT为代表的国内互联网企业的计算能力也不落后于美国。

过去几年，获得冠军的团队，用的基本上都是Hadoop和Spark，其实腾讯的大数据平台，也是始于Hadoop的。我们之所以能获得四项的冠军，是我们经历了几年的打磨，追求极致，我们希望最大限度地压榨机器的性能。

• 首先，从成本的角度，只有把硬件压榨到极致，成本才会低。我们采用的是OpenPower架构的机器，按节点数计算，我们规模只有去年冠军的六份一，按照今年的硬件价格，我们总的TCO成本远低于去年冠军。

• 在调度层面，我们对调度算法做了深度优化，使得每台机器的CPU、内存、网络、磁盘IO等每个环节都能发挥到极致。本次比赛的其中两项为MinuteSort，比拼的就是一分钟内的排序数据量，这个时间调度的效率就变得非常重要，而这两项比赛我们比去年提升了5倍，是提升幅度最高的；这也从另一个方面说明了我们在调度效率上的领先性。总结为一句话，就是最大限度地压榨了硬件的性能，才让我们取得这个成绩。
• 目前我们用于比赛的这个集群，已经在我们的现网中用起来了，在高性能计算、图计算、深度学习等领域支撑腾讯的现网应用。

7年里三代平台

回顾我们走过的7年，我们是2009年1月开始基于Hadoop来开发我们的大数据平台，七年的征程，我们历经了3代平台的发展。

• 2009-2011年是我们的第一代平台，我们的第一代平台，只支持批量计算的场景，主要就是报表，这个过程，我们重点发展了平台的可扩展性，我们不断增大集群的规模，从09年的几十台，发展到现在总规模接近3万台。总结成几个字，第一代就是规模化。
• 第二代，用三个字总结就是实时化。这是2012年到2014年。主要支持在线分析和实时计算的场景，比如实时报表，实时查询、实时监控等。
• 第三代是去年到现在，主要建设机器学习平台，支持腾讯各业务数据挖掘的需求。这是从数据分析到数据挖掘的转变，三个字总结就是“智能化“。

第一代

第一代是离线计算的架构，是基于Hadoop开发的， 我们起名叫TDW，腾讯分布式数据仓库的意思。

社区的Hadoop迭代慢，单一集群规模小，稳定性和易用性都很差，不能达到腾讯的要求，因此我们按腾讯的业务运营标准，做了深度定制开发，我们着重发展集群的规模，解决Master单点瓶颈不能扩展的问题，我们优化了调度策略来提高Job的并发性，也加强HA容灾建设，还有很关键的一点的是，我们丰富了Hadoop的周边生态，建设了配套的工具和产品来降低用户的使用门槛，语法上，我们兼容Oracle的语法，方便腾讯各产品部门做程序的迁移，Hadoop大数据的性能很强，但是小数据分析的效率很差，我们就集成了PostgreSQL来提升小数据的分析性能，打通Hadoop和PG的访问界限。

就这样，我们从最开始的几十台、到几百台、到几千台，几年以后，在2013年单一集群达到4400台，2014年单一集群突破8800台，处于业界领先的水平。目前我们的总规模接近3万台。

TDW的建成，解决了我们内部三大业务痛点。

第一，它使我们具备了T/P级的数据处理能力，几十亿、百亿级的数据量，基本上30分钟就能算出来。

第二，它的成本很低，我们可以使用很普通的PC Server，就能达到以前小型机一样的效果；

第三，容灾方面，原来只要有机器宕机，业务的数据肯定就有影响，各种报表、数据查询，都出不来。现在TDW的机器宕机，业务完全无感知，系统会自动做切换、数据备份等等的事情。

正是解决了业务的这些痛点，业务部门都愿意把计算迁移到TDW。到2012年底，我们把所有原来在Oracle和mysql上跑的报表都切换到TDW。

TDW的建成，让我们具备了融合所有产品平台的数据的能力。

以前的各产品的数据都是分散在各自的DB里面的，是一个个数据孤岛，现在，我们以用户为中心，建成了十亿用户量级、每个用户万维特征的用户画像体系。

以前的用户画像，只有十几个维度主要就是用户的一些基础属性，比如年龄、性别、地域等，以前构建一次要耗费很多天，数据都是按月更新，有了TDW，我们每天更新一次。这个用户画像，应用在腾讯所有跟精准推荐相关的产品里面。

再举个推荐的例子。推荐相信大家现在都耳熟能详，但是放在6年前，这还是一个刚刚新兴起的应用；TDW为我们提供了一个快速切入快速支撑的能力。通过 MapReduce的编程范式，基于TDW 的平台，我们可以专注于各种推荐算法逻辑本身的实现，比如大家常见的CF, MF, LR 这些算法，以及各种 hash 聚类算法；这个时候的推荐技术，面对海量的用户群体访问，更多还是基于一种实时查询的服务方式。

第二代

第一代平台解决了量大的痛点，但是在速度方面还有问题，数据是离线的，任务计算是离线的，实时性差。所以，我们建设了第二代的大数据平台。在第一代基础上，集成了Spark，同时，还融合了Storm流式计算的框架。这一代平台的集成，让我们的计算的粒度从原来的小时，发展到分钟，直至秒级。

数据采集方面，我们构建了TDBank，让原来通过接口机传文件的方式，T+1的粒度，变成了毫秒级的实时采集。在这个采集平台里面，我们自研的消息中间件，每天采集的消息条数超过6.5万亿，可以说是世界上消息量最大的消息中间件。同时，我们还有高可靠版本的消息中间件，能支持像金融、计费等高一致性的需求，保证消息不丢。

在资源调度层面，我们基于Yarn，发展了我们的Gaia调度平台，Yarn只支持CPU和内存的维度，而我们的Gaia还支持网络以及磁盘IO的维度，Yarn只支撑离线计算，Gaia能支持在线的场景，另外，我们还支持doctor，我们平台现在每天有1.5亿container。

再拿刚才提到的推荐例子，基于第一代平台的推荐应用会碰到2个问题，一个是随着用户量，访问量的增多，产生的数据会越来越多，多到在有限的时间根本不可能批处理的计算完，还有一点是用户的行为模式变化很快，需要更快的去更新各种维度的用户画像；数据的实时采集让用户行为，实时画像的计算成为可能，这构成了流式计算的 数据流，分布式的流式计算实时更新各个维度的统计量，进一步形成了推荐算法的实时训练数据，从而把上一代的 offline 的推荐系统变成了 online 的实时推荐系统。在广告的推荐应用上，我们可以看到每一次的实时加快，都带来了更大的点击率提升。

第二代的平台，实时性和体量方面，都能满足绝大多数业务需求。但随着我们的数据量越来越大，我们的瓶颈很快也出现了。我们在Spark上做数据训练的时候，每一轮的迭代，在更新数据的时候，都会遇到网络方面的瓶颈，因为更新数据的地方是一个单点，如果数据的维度很大，这套框架就无法支撑。

在我们的实际应用中，千万级的维度，都可以run得不错，但是上了亿级，性能就非常低了，甚至跑不出来。

所以，我们必须要建设一个能支持超大规模数据集的一套系统，能满足billion级别的维度的数据训练，而且，这个系统必须能满足我们现网应用需求的一个工业级的系统。它能解决big data，以及big model的需求，它既能做数据并行，也能做模型并行。

第三代-自研平台Angel

一个是基于第二代平台的基础上做演进，解决大规模参数交换的问题。另外一个，就是新建设一个高性能的计算框架。

我们看了当时业内比较流行的几个产品

GraphLab，主要做图模型，容错差； Google的Distbelief，还没开源； 还有CMU Eric Xing的Petuum，当时很火，不过它更多是一个实验室的产品，易用性和稳定性达不到我们的要求。

看了一圈，我们决定自研，走自研的路。我们前两代都是基于开源的，第三代则开始了自研的历程。其实在第二代，我们已经尝试自研，我们消息中间件，不论是高性能的，还是高可靠的版本，都是我们自研的。他们经历了腾讯亿万流量的考验，这也给了我们在自研方面很大的信心。因此，第三代整体的计算框架方面，我们也走了自研的道路。第三代的平台，核心是一个叫Angel的高性能计算平台。我们聚焦在高性能的计算框架方面，同时，也是我们往机器学习、深度学习演进的一个路线。

• 相比第二代，第三代的计算框架，可以支持10亿级维度的算法训练，由以前的数据并行，到可以支持模型并行。
• 同时，我们第三代的平台，还支持GPU深度学习，支持文本、语音、图像等非结构化的数据。

• Angel是基于参数服务器的一个架构，它跑在我们的Gaia平台上面的。它支持BSP、SSP、ASP三种计算模式；
• 支持数据并行以及工业界更看重的模型并行，因为我们主要碰到的还是模型大的问题；
• 另外，在网络上我们有个原创的尝试，我们用了港科大杨老师的团队做的诸葛弩来做网络调度。ParameterServer优先服务较慢的Worker，当模型较大时，能明显降低等待时间，任务总体耗时下降5%~15%。

• Angel提供很丰富的算法，支持LR、SVM、LDA、GDBT等等，并且集成了非常丰富的数学函数库。
• 另外，还提供非常友好的编程界面，能跟Spark、MR对接，你能像用MR、Spark一样编程。

Angel跟其他平台相比，比如Petuum，和spark等，就我们的测试结果，在同等量级下，Angel的性能要优于其他平台。比如我们用Netflix的数据跑的SGD算法，大家看一下这个图的对比。

同时，Angel更适合超大规模的数据训练。目前Angel支持了很多腾讯内部的现网业务。这里举两个例子，比如，在构建用户画像方面，以前都是基于Hadoop和Spark来做，跑一次模型要1天甚至几天，话题只有1k；而在Angel上，20多亿文档、几百万个词，3000亿的token，1个小时就跑完了。

以前Spark能跑的，现在Angel快几十倍；以前Spark跑不了的，Angel也能轻松跑出来。再看一个case，视频的点击预测，同等数据量下，Angel的性能是Spark的44倍以上。用了Angel以后，我们维度从千万扩展到亿，训练时间从天缩短到半小时，而准确度也有不小的提升。

Angel不仅仅是一个只做并行计算的平台，它更是一个生态。

我们围绕Angel，建立了一个小生态圈，它支持Spark之上的MLLib，支持上亿的维度的训练；我们也支持更复杂的图计算模型；同时支持Caffe、TensorFlow、Torch等深度学习框架，实现这些框架的多机多卡的应用场景。

总结

各位，临近尾声了，我想总结一下腾讯大数据平台发展的三个阶段：

• 我们从离线计算起步，经过实时计算阶段，进入了机器学习的时代。

我们从跟随开源，发展到自研，我们的发展历经了规模化、实时化，以及智能化的变迁。最后，我要借这个机会跟大家公布一个消息，那就是：我们的大数据平台将全面开源。

我们会在明年上半年把Angel以及Angel周边的系统进行开源。我们平台源自开源，我们的发展离不开开源，所以我们会以最大的力度拥抱开源。

其实在开源的道路上，我们一直都在参与：

• 我们第一代平台的核心，TDW-Hive，已经在2014年就开源了；
• 我们还在很多社区项目贡献了很多核心代码，培养了好几个committer。
• 而未来，我们的开源力度只会越来越大。

小结：

在AI科技评论眼里，Angel是腾讯完全自主的大数据平台，按照腾讯的说法无论是在性能还是实用性，Angel比其它平台都有很大的优势，但让业界为之震惊的还是腾讯将其开源，而且开源的力度也是腾讯过去2代计算平台无法比拟的，毋庸置疑，对下游厂商来讲，这是一个利好消息。