应用访问地域排名 分析

应用访问地域排名

题目内容:给定陌陌一段时间的Nginx AccessLog(多个文件,估计66G左右),以最快的方式找到访问次数最多的5个IP。提交脚本或是可执行程序,约定以命令行参数的形式传入文件所在路径。按照次数降序输出5个IP,每个IP一行。

已知说明:

 1. Linux Centos7服务器,配置限制在内存2G,4核CPU

 2. Nginx access log 放置在指定目录下, 文件内容格式

'$remote\_addr\\t-\\t$remote_user\t$time_local\t'

'$http\_x\_forwarded\_for\\t$tcpinfo_rtt\t$tcpinfo\_rttvar\\t$tcpinfo_snd_cwnd\t$tcpinfo_rcv_space\t'

'$request\_method\\t$host\t$request\_uri\\t$server_protocol\t$request\_length\\t$request_time\t'

'$status\\t$body_bytes_sent\t$bytes_sent\t'

'$http\_referer\\t$http_user_agent\t'

'$connection\\t$connection_requests\t'

'$upstream\_addr\\t$upstream_status\t$upstream\_response\_length\\t$upstream_response_time\t'

'$scheme\\t$ssl_session_reused';

10.0.0.1 - - 22/Oct/2019:00:00:05 +0800 - 45250 5000 20 14600 POST api.immomo.com /v1/welcome/logs?fr=123456789 HTTP/1.1 567 0.029 200 96 651 - MomoChat/8.20.2 ios/1878 (iPhone 7 Plus; iOS 11.0.3; zh_CN; iPhone9,2; S1) 93983365152 15 10.0.0.1:9000 200 101 0.029 https .

 3. 不限制实现语言,但是不能依赖任何开源的第三方依赖或者服务

 3. 题目输入参数只有一个就是: Accesslog的文件夹路径

 4. 题目输出需要在程序运行路径下创建result的文件,文件内容的格式是:按照访问量倒排的5个IP和对应的访问次数。

比如:

10.12.12.1    10000

102.12.12.2   9999

...

评判规则:

统计准确且耗时最短者胜出

2核4G  机械硬盘

解题思路

本文下方解题代码是使用思路1
思路1:  2.1 直接将IP变成十进制 hash算次数。2.2 mod N 进行堆排序 2.3 进行N个堆TOP10 排序聚合 | 2.4 输出聚合后的堆TOP10
思路2: 是否可以组合我们的超大数字- 组合方式 出现次数+十进制数字、堆排序、直接就能得到结果集-避免我自建结构体

性能讨论点

耗时分析

注意本题目给的机器配置是2核4G、
    对测试数据(5GB)进行 如下算法。发现堆排序占用耗时近300ms 左右、
    processLine 和CalculateIp 耗时几秒,可优化点很少。
    ReadLine 占比耗时90%、那么本文重点讨论的就是ReadLine 读取文件IO 的性能! 
    我们如果进行多线程读取会不会更快那?继续往下看~

单线程/多线程读写文件快慢?

1.     磁盘IO 单线程顺序读取是最快的?why ?
       如果多线程读取,磁盘的磁头要不断重新寻址,导致读取速度慢于单线程
2.     Linux会对顺序读取 进行预读!      
3.     随机读取多线程大概会比单线程快N倍。(取决于线程数量)
4.     多线程IO,我们读取的还是同一文件,就算我们使用seek+w/r 方式读取的话,需要加锁。
5.     我们每个线程打开一套文件描述符(file 对象),能否提高IO?我们在核心中有N个file对象,但是只有一个inode 对象,文件读写最终是落到inode 完成。所以不会提高IO

结论:在我们处理大文件读取的时候,单线程要优于多线程的~

实现代码

package main

import (
    "bufio"
    "container/heap"
    "fmt"
    "io"
    "os"
    "runtime"
    "strconv"
    "strings"
    "time"
)
const N = 256
//构建N个堆
var GlobalIp map[int64]*IpQueue

//然后N个堆 获取TOP10
var GlobalNum map[int64]int64 //次数

func ReadLine(filePth string, hookfn func([]byte)) error {
    f, err := os.Open(filePth)
    if err != nil {
        return err
    }
    defer f.Close()

    bfRd := bufio.NewReader(f)
    for {
        line, err := bfRd.ReadBytes('\n')
        hookfn(line)
        if err != nil {
            if err == io.EOF {
                return nil
            }
            return err
        }
    }

}

//初始化全局变量
func initHeap() {
    GlobalNum = make(map[int64]int64)
    GlobalIp = make(map[int64]*IpQueue)
    for i := 0; i <= N; i++ {
        q := make(IpQueue, 1)
        q[0] = &Item{ip: "0.0.0.0", num: -1}
        heap.Init(&q)
        GlobalIp[int64(i)] = &q //堆给到全局Global
    }
}

//2.1 直接将IP变成十进制 hash算次数
func processLine(line []byte) {

    var result int
    for i := 7; i <= 15; i++ {
        if line[i] == '\t' || line[i] == '-' {
            result = i
            break
        }
    }
    str := string(line[0:result])

    ipv4 := CalculateIp(string(str))

    GlobalNum[int64(ipv4)]++
}

//2.2 mod N 进行堆排序
func handleHash() {
    //堆耗时开始
    timestamp := time.Now().UnixNano() / 1000000
    for k, v := range GlobalNum {
        heap.Push(GlobalIp[k%N], &Item{ip: RevIp(k), num: int64(v)})
    }
    edgiest := time.Now().UnixNano() / 1000000
    fmt.Println("堆耗时总时间ms:", edgiest-timestamp)
}

//2.3 进行N个堆TOP10 排序聚合
func polyHeap() {
    //聚合N 个 小堆的top10
    for i := 0; i < N; i++ {
        iterator := 10
        if iterator > GlobalIp[int64(i)].Len() {
            iterator = GlobalIp[int64(i)].Len()
        }
        for j := 0; j < iterator; j++ {
            //写入到堆栈N
            item := heap.Pop(GlobalIp[int64(i)]).(*Item)
            heap.Push(GlobalIp[N], item)
        }
    }
}

//2.4 输出聚合后的堆TOP10
func printResult() {
    result := 0
    for result < 10 {
        item := heap.Pop(GlobalIp[N]).(*Item)
        fmt.Printf("出现的次数:%d|IP:%s \n", item.num, item.ip)
        result++
    }
}

//string 转IP
func CalculateIp(str string) int64 {
    x := strings.Split(str, ".")
    b0, _ := strconv.ParseInt(x[0], 10, 0)
    b1, _ := strconv.ParseInt(x[1], 10, 0)
    b2, _ := strconv.ParseInt(x[2], 10, 0)
    b3, _ := strconv.ParseInt(x[3], 10, 0)

    number0 := b0 * 16777216 //256*256*256
    number1 := b1 * 65536    //256*256
    number2 := b2 * 256      //256
    number3 := b3 * 1        //1
    sum := number0 + number1 + number2 + number3
    return sum
}

//ip 转string
func RevIp(ip int64) string {

    ip0 := ip / 16777216 //高一位
    ip1 := (ip - ip0*16777216) / 65536
    ip2 := (ip - ip0*16777216 - ip1*65536) / 256
    ip3 := ip - ip0*16777216 - ip1*65536 - ip2*256
    return fmt.Sprintf("%d.%d.%d.%d", ip0, ip1, ip2, ip3)
}

type Item struct {
    ip  string
    num int64
}

type IpQueue []*Item

func (pq IpQueue) Len() int { return len(pq) }

func (pq IpQueue) Less(i, j int) bool {
    return pq[i].num > pq[j].num
}
func (pq IpQueue) Swap(i, j int) {
    pq[i], pq[j] = pq[j], pq[i]
}

func (pq *IpQueue) Push(x interface{}) {
    item := x.(*Item)
    *pq = append(*pq, item)
}

func (pq *IpQueue) Pop() interface{} {
    old := *pq
    n := len(old)
    item := old[n-1]
    *pq = old[0 : n-1]
    return item
}

func main() {
    runtime.GOMAXPROCS(2)
    timestamp := time.Now().UnixNano() / 1000000

    //初始化
    initHeap()

    //串行 读取文件 写入到hash map
    _ = ReadLine("/Users/admin/Downloads/api.immomo.com-access_10-01.log", processLine)

    //多个小堆
    handleHash()

    //聚合堆
    polyHeap()

    //打印结果

    printResult()

    fmt.Println(time.Now().UnixNano()/1000000 - timestamp)
}

结尾

感谢 信惠敏(陌陌)、李耕勇 的热心支持与讨论、

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