饿了么：云端调度，饭来张口
“云栖奖”获奖人：饿了么CTO 张雪峰
作者：阿里云研究中心 田丰
外卖送餐市场近几年都保持了超过200%的高增长速度。有如团购市场、共享出行市场的“百团大战”，网络订餐经历了低门槛遍地开花、砸钱补贴吸引用户量、精益运营降本增效三个重要阶段。据比达咨询市场分析数据显示，2016年中国第三方餐饮外卖市场格局中，饿了么位居第一，市场份额为34.6%，美团外卖（33.6%）、百度外卖（18.5%）紧随其后，在“白领市场”、“社区市场”、“校园市场”的细分领域中，饿了么均占据榜首位置。截至2016年12月，饿了么业务覆盖1400多个城市，用户超过1亿，各地加盟餐厅超过100万家，日订单量突破900万，旗下“蜂鸟配送”日配送单量超过450万。
在 “独角兽”的成长道路上，饿了么面对人工成本高制约业务快速扩张、人工派单速度慢导致高峰期积压订单严重、人工派单随机性强引起订单配送时效性差等现实问题，而阿里云通过智能派单系统，基于海量历史订单数据、餐厅数据、骑手数据、用户数据等信息实现智能派单，逐步替代调度员的大部分工作。智能派单系统整体全面上线后将释放90%以上人工派单的人力，每年节省人力支出预计超过亿元。
饿了么的IT系统架构伴随业务量飙升，进行了三次重大升级。
1）起步期（2009至2013年）：饿了么由上海交通大学创始团队起家，发展至35人规模，日订单量维持在十万量级，由“IDC+Python”技术组合支撑业务运营，但面临Python人才难觅等困扰。
2）成长期（2014年至2015年）：14年8至9月短短2个月内日均订单量增长10倍，从10万迅猛飙升至100万，业务规模主攻全国200个城市，原有IT系统架构压力极大，依靠人肉运维举步维艰，故障波动影响业务，创始人与核心技术团队坚守机房运维一线，才勉强扛住100万量级业务订单。开始借鉴阿里淘宝架构模式，人员团队也涨至500人，技术生态从Python扩展至“Java+Python”开发体系，从“人肉”支撑百万订单运营到自动化运维，并筹备同城异地容灾体系。
3）规模期（2015年至2017年）：2015年7至8月，日均订单量从200万翻倍，以往积压的问题都暴露出来，技术架构面临大考验，坚定了架构上云的方案，团队扩展至1000人，架构要承载数百万量级业务时，出现峰值成本、灾备切换、IDC远程运维等种种挑战，全面战略转型采用“IDC+云计算”的混合云架构。在2016年12月25日圣诞节日订单量迎来前所未有的900万单，因此在技术架构上探索多活部署等创新性研发。
为什么选择架构转型上云？据饿了么CTO张雪峰先生所说，技术架构从IDC经典模式发展至混合云模式，主要原因是三个关键因素让管理层下定决心上云：
1） 脉冲计算：从技术架构配套业务发展分析，网络订餐业务具有明显的“脉冲计算”特征，在每日上午10:00至13:00、晚间16:00至19:00业务高峰值出现，而其他时间则业务量很低，暑假是业务高峰季，2016年5.17大促，饿了么第一次做“秒杀”，一秒订单15000笔，巨大的波峰波谷计算差异，引发了自建数据中心容量不可调和的两难处境，如果大规模投入服务器满足6小时的高峰业务量，则其余18个小时的业务低谷计算资源闲置，若满足平均业务量，则无法跟上业务快速发展节奏，落后于竞争对手；搞电商大促时，计算资源投入巨大，大促之后计算峰值下降，采用自建机房利用率仅10%，所以技术团队摸索出用云计算扛营销大促峰值的新模式，采用混合云架构满足 “潮汐业务”峰值计算，阿里云海量云计算资源弹性随需满足巨大的脉冲计算力缺口，这与每年“双11” 淘宝引入阿里云形成全球最大混合云架构具有异曲同工的创新价值。
2） 数据量爆炸：伴随饿了么近五年业务量呈几何级数的爆发式发展，数据量增速更加令人吃惊，是业务量增速的5倍，每日增量数据接近100TB，2015年短短2个月内业务量增长10倍，数据量增长了50倍，上海主生产机房不堪重负。30GB的DDoS攻击对业务系统造成较大风险，上云成为承载大数据、抗网络攻击的好方法。
3） 高可用性挑战：众所周知，IDC自建系统运维要承担从底层硬件到上层应用的“全栈运维”运营能力与维修能力，当2015年夏天上海数据中心故障发生，主核心交换机宕机时，备核心交换机Bug同时被触发，从事故发生到硬件厂商携维修设备打车赶往现场维修的整个过程中，饥饿的消费者无法订餐吃饭，技术团队第一次经历业务中断而束手无策，才下定决心大笔投入混合云灾备的建设，“吃一堑，长一智”，持续向淘宝学习电商云生产与灾备架构，以自动化运维替代人肉运维，从灾备向多活演进，成为饿了么企业架构转型的必经之路。
4） 大数据精益运营：不论网络打车还是网络订餐，共享服务平台脱颖而出的关键成功要素是智能调度算法，以大数据训练算法提升调度效率，饿了么在高峰时段内让百万“骑士”（送餐快递员）完成更多订单是算法持续优化的目标，而这背后隐藏着诸多复杂因素，包括考虑餐厅、骑士、消费者三者的实时动态位置关系，把新订单插入现有“骑士”的行进路线中，估计每家餐厅出餐时间，每个骑手的行进速度、道路熟悉程度各不相同，新老消费者获客成本、高价低价订单的优先级皆不相同。种种考量因素合并到一起，对于人类调度员来说，每天中午和晚上的高峰都是巨大的挑战。以上海商城路配送站为例，一个调度员每6秒钟就要调度1单，他需要考虑骑手已有订单量、路线熟悉度等。因此可以说，这份工作已经完全不适合人类。但对人工智能而言，阿里云ET则非常擅长处理这类超复杂、大规模、实时性要求高的“非人”问题。
饿了么是中国最大的在线外卖和即时配送平台，日订单量900万单、180万骑手、100万家餐饮店，既是史无前例的计算存储挑战，又是人无我有的战略发展机遇。饿了么携手阿里云人工智能团队，通过海量数据训练优化全球最大实时智能调度系统。在基础架构层，云计算解决弹性支撑业务量波动的基础生存问题，在数据智能层，利用大数据训练核心调度算法、提升餐饮店的商业价值，才是业务决胜的“技术神器”。
在针对大数据资源的“专家+机器”运营分析中，不断发现新的特征：
1） 区域差异性：饿了么与阿里云联合研发小组测试中发现有2个配送站点出现严重超时问题。后来才知道：2个站点均在成都，当地人民喜欢早、中餐一起吃，高峰从11点就开始了。习惯了北上广节奏的ET到成都就懵了。据阿里云人工智能专家闵万里分析：“不存在一套通用的算法可以适配所有站点，所以我们需要让ET自己学习或者向人类运营专家请教当地的风土人情、饮食习惯”。除此之外，饿了么覆盖的餐厅不仅有高大上的连锁店，还有大街小巷的各类难以琢磨的特色小吃，难度是其他智能调度业务的数倍。
2） 复杂路径规划：吃一口热饭有多难？送餐路径规划比驾车出行路径规划难度更高，要考虑“骑士”地图熟悉程度、天气状况、拼单效率、送餐顺序、时间对客户满意度影响、送达写字楼电梯等待时间等各种实际情况，究竟ET是如何实现智能派单并确保效率最优的呢？简单来说，ET会将配送站新接订单插入到每个骑手已有的任务中，重新规划一轮最短配送路径，对比哪个骑手新增时间最短。为了能够准确预估新增时间，ET需要知道全国100万家餐厅的出餐速度、超过180万骑手各自的骑行速度、每个顾客坐电梯下楼取餐的时间。一般来说，餐厅出餐等待时间占到了整个送餐时间的三分之一。ET要想提高骑手效率，必须准确预估出餐时间以减少骑手等待，但又不能让餐等人，最后饭凉了。饿了么旗下蜂鸟配送“准时达”服务单均配送时长缩短至30分钟以内。
3） 天气特殊影响：天气等环境因素对送餐响应时间影响显著，要想计算骑手的送餐路程时间，ET需要知道每个骑手在不同区域、不同天气下的送餐速度。如果北京雾霾，ET能看见吗？双方研发团队为ET内置了恶劣天气的算法模型。通常情况下，每逢恶劣天气，外卖订单将出现大涨，对应的餐厅出餐速度和骑手骑行速度都将受到影响，这些ET都会考虑在内。如果顾客在下雪天点个火锅呢？ET也知道，将自动识别其为大单，锁定某一个骑手专门完成配送。
4） 餐饮营销顾问：饿了么整体业务涉及C端（消费者）、B端（餐饮商户）、D端（物流配送）、BD端（地推营销），以往区域业务开拓考核新店数量，现在会重点关注餐饮外卖“健康度”，对于营业额忽高忽低、在线排名变化的餐饮店，都需要BD专家根据大数据帮助餐饮店经营者找出原因并给出解决建议，避免新店外卖刚开始就淹没在区域竞争中，销量平平的新店会离开平台，通过机器学习把餐饮运营专家的经验、以及人看不到的隐含规律固化下来，以数据决策来发现餐饮店经营问题、产品差异定位，让餐饮商户尝到甜头，才愿意继续经营。举个例子，饿了么员工都喜欢楼下一家鸡排店的午餐，但大数据发现这家店的外卖营收并不如实体店那么火爆，9元“鸡排+酸梅汁”是所有人都喜欢的爆款产品，可为什么同样菜品遭遇“线下火、线上冷”呢？数据预警后，BD顾问指出线上外卖鸡排产品没有写明“含免费酸梅汁一杯”的关键促销内容，导致大多数外卖消费者订一份鸡排一杯酸梅汁，却收到一份鸡排两杯酸梅汁，体验自然不好。
饿了么是数据驱动、智能算法调度的自动化生活服务平台，通过O2O数据的在线实时分析，与阿里云人工智能团队不断改进算法，以“全局最优”取代“局部最优”，保证平台上所有餐饮商户都能享受到数据智能的科技红利。
“上云用数”的外部价值诸多，从饿了么内部反馈来看，上云不仅没有让运维团队失去价值，反而带来了“云原生应用”(Cloud Native Application)、“云上多活”、“CDN云端压测”、“安全风控一体化”等创新路径与方案，通过敏捷基础设施(IaaS)、微服务架构(PaaS和SaaS)、持续交付管理、DevOps等云最佳实践，摆脱“人肉”支撑的种种困境，进而实现更快的上线速度、细致的故障探测和发现、故障时能自动隔离、故障时能够自动恢复、方便的水平扩容。饿了么CTO张雪峰先生说：“互联网平台型组织，业务量涨数倍，企业人数稳定降低，才是技术驱动的正确商业模式。”
在不久的将来，你每天订餐、出行、娱乐、工作留下的大数据，会“驯养”出无处不在、无所不能的智能机器人管家，家庭助理帮你点菜，无人机为你送餐，聊天机器人接受你的投诉……当然这个无比美妙的“未来世界”背后，皆有阿里云的数据智能母体“ET”。