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一套简洁的即时通信(IM)系统

2018-3-30 13:00 |来自: 互联网 461 0

摘要: 本文选自《开发者头条》3 月 9 日最受欢迎文章 Top 3，作者扒粪者-于雨氏，感谢 @干货分享。欢迎分享：http://toutiao.io/contribute 无论是IM消息通信系统还是客户消息系统，其本质都是一套消息发送与投递系 ...

本文选自《开发者头条》3 月 9 日最受欢迎文章 Top 3，作者扒粪者-于雨氏，感谢 @干货分享。

欢迎分享：http://toutiao.io/contribute

无论是IM消息通信系统还是客户消息系统，其本质都是一套消息发送与投递系统，或者说是一套网络通信系统，其本质两个词:存储与转发。由于看到最近一个月内业界有些公司的相关人员介绍了自己的IM系统：

1 如携程高级经理顾庆分享[参考文档1]的携程异步消息系统初期架构:
上面两幅图[图片来自参考文档1]所示显示了携程家的消息系统的初期架构，图片1中的架构充分体现我朝IT开发人员"快糙猛"的开发风格，直接用mongodb作为消息队列，然后就把系统开发出来了，至图片2中才稍微见到一个常见IT系统的接口层。
2 京东咚咚初期架构
上面这幅图[参考文档2]揭示了京东家的消息系统的初期架构，作者云下山巅[mindwind]揭示了其特点是“为了业务的快速上线，1.0 版本的技术架构实现是非常直接且简单粗暴的”，而且后台系统使用.net基于Redis就把一个IM系统开发出来了。

两家系统的初期架构说明，一套消息系统对提升自家的服务质量是多么的重要，可以认为现代的服务型的互联网公司成长过程就是一套IM系统的进化史。

也说明，一家的稍微初具实力的IT公司都可以自己很easy地搭建一套简单易用的即时通信系统。

本文结合鄙人对IM系统的了解，也给出一套初具IM系统系统特点的消息系统模型。

2 在线消息系统

本文只考虑IM系统的在线消息模型，不考虑其离线消息系统[能够存储IM消息的系统]。根据个人理解，其应有的feature如下：

A 整个系统中Server端提供存储转发能力，无论整体架构是B/S还是C/S；
B 消息发送者能够成功发送消息给后端，且得到后端地确认；
C 接收端能否不重不漏地接收Server端转发来的没有超过消息生命周期和系统承载能力的消息；
D 整个系统只考虑文本短消息[即限制其长度]；
E 每条消息都有生命周期，如一天，且有长度限制如1440B【尽量不要超过一个物理frame】，只考虑在线消息的处理，无论是超时的消息还是超出系统承载能力的消息[如键盘狂人或者键盘狂机器人发出的消息]都被认为是"垃圾消息";
F 为简单起见，不给消息很多类型，如个人对个人消息，群消息，讨论组消息等，都认为是一种群[下文用channel替代之，也有人用Room这个词]消息类型；
G 为简单起见，这个群的建立与销毁流程本文不述及，也即消息流程开始的时候各个消息群都已经组建完毕，且流程中没有成员的增减；
H 账户申请、用户鉴权和天朝独有的黄反词检查等IM安全层等暂不考虑；

根据以上系统特点，先给出一套稍微完备的IM系统的框架图：

针对上图，我先给出各个模块的中文说明，然后分章节介绍这套系统的各个模块的职能，以及相关的系统流程。

系统名词解释：

1 PC: 单机型客户端，如windows端和mac端等等；

2 Web/h5: 网页客户端；

3 Android：手机移动端，取其典型Android端，当然也有ios端[但是考虑到各家开发App都是安卓客户端最先上系统新版本，故用Android代表之]；

4 broker：文本消息的有线或者无线接口端，考虑到携程采用了这个词，我也姑且先用之，它提供了消息的接收与投递功能；

5 Relay：图片/语音/视频转发接口端，其后端可以是自家的服务也可以是第三方服务(如提供图片存储服务的七牛、提供云视频解决方案的腾讯云等)；

6 msg chat server：消息逻辑处理端；

7 Router: 在线状态服务端，存储在线的用户以及其登录的broker接口机；

8 Counter: 消息计数器，为每个text等类型的消息分配MSG id；

9 Msg Queue: 未读消息的msg id队列，存储每个client未接收的且未超时的且未超出队列大小的msg id集合；

10 Mysql/mongodb: 消息存储服务、用户资料数据、以及channel成员列表服务数据库，因为二者比较典型，所以取用了这个名字，当然你可以在其上部署一层cache服务；

11 Client：客户端层；

12 Interface/If(下文简称If)：服务接口层；

13 Logic：消息逻辑处理层，[这层其实应该有系统最多的模块]；

14 DB：存储层，存储了在线状态、消息id以及msg id队列和消息内容等；

15 http: 消息发送和接收协议，IM协议中一般理解为long polling消息处理方式，在web端多采用这种协议；

16 Websocket: 另一种消息发送和接收协议，在移动环境或者采用html5开发的系统多采用这种协议；

17 TCP: 另一种消息发送和接收协议，在环境或者采用html5开发的系统多采用这种协议；

18 UDP: 另一种消息发送和接收协议，某个不保证提供稳定消息传输服务的厂家采用的协议，也许也是用户最多使用的协议，它的优点是无论是无线还是有限环境下都非常快，又由于http/Websocket的基础都是tcp协议，UDP协议在环境拥塞情况下由于不提供拥塞控制等退让算法，反而会去争用网络通道，所以在网络复杂的特别是发生网络风暴的情况下它会显得更快^ _ ^

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