Facebook vận hành như thế nào?

Theo số liệu của GlobalWeb Index, đến cuối năm 2018, Facebook đã có 2,23 tỉ người dùng. Nhờ vượt được rào cản về ngôn ngữ với sự hỗ trợ cho hơn 100 thứ tiếng, nên mạng xã hội này ngày càng phổ biến khắp thế giới. Một ưu thế cực lớn của Facebook là không giới hạn khối lượng dữ liệu lưu trữ cấp cho người dùng như các dịch vụ của Apple, Microsoft và Google (trừ YouTube).

Tuy thế, không phải lúc nào cũng có 2,23 tỉ người dùng đăng nhập vào Facebook, mà chỉ có khoảng 50% số người dùng có hoạt động thường xuyên (đăng nhập xem tin, đăng và chia sẻ bài, hình ảnh, video). Như vậy, mỗi ngày Facebook phải phục vụ cho khoảng 1,1 tỉ người dùng khắp thế giới. Nhưng, ngoài con số người dùng này, hệ thống máy chủ của Facebook còn phải phục vụ cho hàng tỉ người dùng các ứng dụng khác do họ sở hữu như Messenger, Instagram.

Dưới đây là một vài số liệu về hoạt động của Facebook để hình dung ra quy mô vận hành của nó:

- Mỗi 60 giây, Facebook phải cập nhật 317.000 bài đăng, 147.000 tấm ảnh và 54.000 đường dẫn liên kết (link) do người dùng đăng tải, chia sẻ trên trang cá nhân của họ.

- Hằng ngày có 8 tỉ lượt xem các video đăng lên Facebook, trong đó 20% là phát trực tuyến (live stream).

Do đó, để có thể xử lý khối dữ liệu khổng lồ ngày càng tăng này, Facebook phải liên tục mở rộng và xây dựng mới các trung tâm dữ liệu (data center/campus). Theo thông tin của Datacenter Knowledge, đến nay Facebook đã đầu tư khoảng 4 tỉ USD vào việc xây dựng các trung tâm dữ liệu và hạ tầng mạng với 12 trung tâm dữ liệu lớn nhỏ (gồm 9 ở Mỹ và 3 ở các nước Đan Mạch, Thụy Điển và Ireland).

Facebook không công bố số liệu mới nhất về tổng số máy chủ (server) ở các trung tâm dữ liệu, nhưng theo thông tin do họ cung cấp vào năm 2010 thì số máy chủ vào thời điểm đó là 60.000 máy, tăng gấp đôi so với năm 2009 và gấp 6 lần so với năm 2008 (10.000 máy). Khi Facebook mới thành lập năm 2004, tất cả những dữ liệu cần xử lý và lưu trữ của mạng này chỉ cần vỏn vẹn có… một cái máy chủ.

Việc xây dựng và trang bị một trung tâm dữ liệu rất tốn kém (giá thấp nhất là 10.000 USD/mét vuông). Đối với các doanh nghiệp có tầm cỡ lớn như Facebook và Google thì mỗi trung tâm phải tốn từ 250 - 400 triệu USD. Theo số liệu do Facebook công bố năm 2015, tổng trị giá cơ sở vật chất về mạng của họ là 3,63 tỉ USD. Cùng năm này, họ đã chi ra 2,52 tỉ USD vào việc xây dựng các trung tâm dữ liệu và hạ tầng mạng.

Facebook xây dựng trung tâm dữ liệu tại thị trấn Lulea (Thụy Điển) nằm gần Bắc Cực để tiết kiệm chi phí giải nhiệt THENEXTWEB

Chi phí lập một trung tâm dữ liệu thì ngoài các khoản chi về xây dựng kho chứa máy chủ (server farm), hệ thống giải nhiệt cho máy chủ, thì các chi phí sau chiếm phần rất lớn:

- Chi phí mua các máy chủ và phương tiện lưu trữ (đĩa cứng). Các máy chủ của Facebook dùng CPU của Intel và AMD, bo mạch chủ do hãng Quanta Computer (Đài Loan) sản xuất theo yêu cầu riêng của Facebook.

- Tiền điện: Theo số liệu của Nature, lượng điện tiêu thụ bình quân hằng năm của mỗi trung tâm dữ liệu là khoảng 200 tỉ kwh. Chỉ riêng trung tâm dữ liệu của Facebook tại bang New Mexico, tiền điện hằng năm là 31 triệu USD.

Để tiết kiệm chi phí điện năng, Facebook đang tích cực triển khai giải pháp dùng năng lượng mặt trời, gió và thủy điện cho các trung tâm dữ liệu. Hiện nay khoảng 50% năng lượng sử dụng của các trung tâm dữ liệu là từ các nguồn này. Dự kiến đến cuối năm 2019, các trung tâm dữ liệu ở các bang nội địa như Iowa, Texas, New Mexico và ở Thụy Điển và Ireland sẽ hoàn toàn dùng năng lượng từ tự nhiên.

Ngoài ra còn có chi phí về hạ tầng mạng (lắp đặt mỗi km cáp quang tốn khoảng 156.000 USD), chi phí mua bản quyền các phần mềm để chạy máy chủ và quản lý dữ liệu (trừ phần mềm mã nguồn mở thì không tốn phí).

Về vận hành, các trung tâm dữ liệu này có cấu trúc 3 lớp máy chủ dùng các phẩn mềm mã nguồn mở. Điển hình là phương thức vận hành của trung tâm dữ liệu Santa Clara, bang California (Mỹ) như sau:

Lớp cao nhất gồm các máy chủ web tạo nên trang Facebook mà chúng ta thấy, các máy chủ này chạy hệ điều hành Linux 64 bit và Apache. Các trang web và chức năng kèm theo được viết bằng ngôn ngữ lập trình PHP. Bên cạnh đó, Facebook còn phát triển những ứng dụng lõi bằng những ngôn ngữ lập trình khác như C+++, Java, Python và Ruby.

Để quản lý toàn bộ hệ thống các phần mềm viết bằng nhiều ngôn ngữ lập trình khác nhau, Facebook thiết lập một bộ khung ứng dụng đặt tên là Thrift để kết hợp và điều phối các phần mềm này, giúp chúng phối hợp nhuần nhuyễn cùng nhau và hoạt động thông suốt.

Lớp dưới cùng của hệ thống là các máy chủ Linux chạy các phần mềm quản lý cơ sở dữ liệu và phụ trợ như MySQL, HBase, Haystack. Bộ phận này có 800 máy chủ quản lý khoảng 40 tetrabyte dữ liệu người dùng.

Lớp giữa là các máy chủ Linux dùng để "đệm” dữ liệu, chạy phần mềm Memcached, bởi 800 máy chủ quản lý dữ liệu không thể đáp ứng lượng xử lý thông tin quá lớn (15 triệu yêu cầu mỗi giây). 95% khối lượng yêu cầu thông tin sẽ do các máy chủ đệm này xử lý, nhờ đó sẽ giảm tải chỉ còn có 500.000 yêu cầu/giây chuyển đến các máy chủ lớp dưới để xử lý.

Trung tâm dữ liệu của Facebook ở Meath (Ireland) có tổng diện tích xây dựng 5 hecta DATACENTERFRONTIER

Những yếu tố cần thiết cho sự thành công của một mạng xã hội là người sáng lập phải có tầm nhìn xa và sáng tạo, có lực lượng nhân sự chuyên môn cao về lập trình và phần cứng, hạ tầng kỹ thuật đủ năng lực xử lý và lưu trữ lượng dữ liệu khổng lồ, và dĩ nhiên phải có nguồn tài chính hùng hậu để chi cho những thứ đó (ban đầu vốn ít thì phải thuyết phục được các nhà đầu tư chịu bỏ tiền vào).

Đáp ứng được những yêu cầu nói trên vẫn chưa đủ, vì yếu tố quyết định cho sự tồn tại và phát triển của một mạng xã hội là thu hút được đông đảo người dùng, càng nhiều người dùng thì sẽ càng thu hút được các nhà đầu tư và bán được quảng cáo như Facebook (doanh thu năm 2018 của họ là 55,8 tỉ USD với số lợi nhuận “khủng” lên đến 22 tỉ USD).

Từ nhiều năm nay các nước châu Âu cũng đã nỗ lực lập mạng xã hội và công cụ tìm kiếm riêng, nhằm chống lại sự chi phối của Facebook và Google, nhưng tới nay tất cả đều không đạt được tầm vóc thế giới của hai đại gia công nghệ Mỹ. Bởi thế, việc xây dựng một mạng xã hội để thay thế Facebook không hề là điều đơn giản, cứ muốn và có tiền là làm được.