Доклад с Highload ++ 2016 о том, как экономить трафик, собирая gps данные в службе такси Slides from Highload++ 2016 on how to save the traffic on collection of GPS tracks in the taxi company Автор: Андрей Минкин / Andrew Minkin

1. Собираем GPS-треки от
водителей в такси раз в
секунду, экономя трафик
Андрей Минкин MadDevs

2. Кто я
• Team Lead/Maddevs.io
• Nambataxi.kg
• Nambafood.kg
• 10 лет опыта(Sysadmin, Python/Go)
• https://github.com/meshbird/meshbird
• https://github.com/maddevsio/ariadna

3. Бишкек
• 100+ служб такси
• ~1M жителей

4. Namba taxi
• 4 года на рынке
• Не менее 8к заказов в сутки
• 600+ водителей на линии
• 500к+ довольных клиентов

5. Что такое такси
• Клиенты
• Водители
• Операторы

6. AVG response time
• Водители 20 ms
• Операторы 2.5 ms

7. Предыстория

9. С чего мы начинали

10. Обновление местоположения
• Водитель: раз в 15 секунд
• Клиент: раз в 15 секунд

11. А что еще происходит
• Какой заказ сейчас выполняет
• Какой заказ будет следующим
• Есть ли открытые тревоги

12. Первые пробы
• Делаем запрос – сохраняем координаты
• Делаем запрос – анимируем машину

13. Первые проблемы
• Машинку колбасит
• Машинка едет по полям, лесам

15. Решение
• OSRM

16. Пробуем еще
• Таймаут – 15 секунд
• Делаем запрос – сохраняем координаты
• Шлем координаты
• Делаем запрос в OSRM – выдаем маршрут в OSRM
• Получаем маршрут – анимируем маркер

17. Проблемы
• Одностороннее движение

19. Решение
• Проверка на 20 метров

20. Релизнулись

22. Недочеты
• Расчет стоимости – у водителя
• 1 трек в 15 секунд – мало
• Проблемы с GPS у водителя

23. Проблемы с GPS
• Плохой девайс изначально
• GPS модуль умирает со временем
• Ямы и «глушилки»

24. Новые фичи
• Хотим все это на главном экране

25. Вытекающие задачи
• Собирать больше треков водителей
• Показывать ближайшие анимированные машины на
главном экране
• Хранить промежуточную стоимость на сервере
• Экономить трафик водителю
• Собирать трек раз в секунду

26. Расходы водителя за смену в Бишкеке
• 550 р бензин
• 200 р еда
• 200 р комиссия
• Средний чек – 100р

27. Расходы на интернет
• 100 р на водителя за смену
• 100 000 р в день.

28. Что такое трек и как он выглядит
• Latitude
• Longitude
• Session
• OrderID
• TripCost

29. Экономим трафик водителю
• Уложить 1 трек в 100 байт
• И чтобы работало быстро

30. Огласите весь список, пожалуйста
• HTTP
• WebSockets
• TCP
• UDP

31. Минусы http
• Много хедеров
• 18 байт оверхеда (GET / HTTP/1.0<CR><LF> <CR><LF>)
• Работает поверх TCP

32. Минусы websocket
• Работают поверх http
• Нужно сделать upgrade
• На установление соединения 2 запроса
• Нестабилен на плохом соединении

33. Минусы TCP

34. Минусы TCP
• Долго
• latency
• Дорого
• 20 байт на пакет

35. Почему UDP
• Шлем только датаграммы
• Гарантии не нужны
• Минимализм

36. Чем сериализировать?
• JSON 
• MsgPack 
• Protocol Buffers 

37. Размер данных
137
127
42
JSON
MsgPack
Protobuff

38. Итого
• 42 байт пейлоада
• + 20 байт IP хедеров
• = 62 байт на трек
• = 2 мегабайта за смену
• = 6 рублей в деньгах

39. Хранение

40. Какие данные хранить?
• Сессия водителя
• Номер борта
• ID заказа
• Сумма поездки
• Последнее местоположение
• N последних точек

41. Что есть
• Percona
• Redis
• Elasticsearch

42. Нужен геоиндекс
• KD-tree
• R-tree

43. Какие требования к геоиндексу
• Поиск N ближайших точек
• Сбалансированное дерево

44. KD-Tree

45. Минусы KD-tree
• Несбалансированное дерево
• Поиск только одной ближайшей точки

46. R-tree

47. Что не так с водителями
• Плохая связь с интернетом
• Выключил телефон
• Села батарейка
• Выгрузил приложение из памяти
• И еще полдесятка причин

48. • Нужен Expire
• Нужен LRU для хранения координат

49. Как хранить
• В памяти
• R-tree
• Карта с водителями (ключ сессия)
• Карта с водителями (ключ номер борта)

50. Какой алгоритм на бэкенде?
• Получили пакет по UDP
• Получаем водителя со стораджа
• Если нет – получаем с Redis
• Проверяем, есть ли все нужные данные
• Делаем set в сторадже

51. Какой алгоритм на бэкенде?
• Если есть – обновляем
• Если нет – инициализируем LRU для координат
• Обновляем инфу в R-tree

52. Варианты для реализации
• Python
• Ruby
• Node.js
• Go

53. Go
• Строго типизированный и компилируемый
• Маленький размер docker-контейнеров
• Малый расход ресурсов
• Меньше зоопарк

54. Как реализовывали
• https://github.com/dhconnelly/rtreego
• LRU – навелосипедили
• UDP – stdlib
• https://github.com/golang/protobuf
• HTTP API

55. HTTP API
• Ближайшие водители
• Удалить водителя (по номеру борта или сессии)
• Получить информацию о поездке
• Получить маршрут по водителю

56. Куда интегрировать
• Бэкенд для водителей
• Бэкенд для клиентов

57. Как оно выглядит
• Ядро – Django
• Водители – Twisted
• Клиенты - Django

58. А архитектурно
Nginx
AppBackend
Core
Core
AppBackend Core

59. Водители
Nginx
Twisted
Core
Core
Twisted Core

60. Водители
Водитель
Location
backend
Core
Twisted

61. Клиенты
Клиент
Location
backend
Core
App
backend

62. Как эксплуатировать
• Логи в stdout
• Метрики в Graphite
• Чеки в Sensu
• Полезный /status
• Боты

63. Полезный /status
• Uptime since
• HTTP Statuses counters
• Total requests

64. Боты
• Эмуляция движения водителя
• Эмуляция работы клиента

65. Как стало в мобильных приложениях
• Получаем местоположение клиента
• Получаем ближайших водителей с маршрутом
• Анимируем каждую машинку
• Обновляем раз в 15 секунд

66. Сравнение результатов

70. Самый главный слайд
• UDP+Protobuf для экономии трафика
• In-memory
• R-tree для выдачи ближайших водителей
• LRU cache для хранения последних координат
• OSRM для выравнивания треков на дороге

71. Вопросы
• https://github.com/maddevsio
• https://github.com/gen1us2k
• Skype: gen1us2k