本文譯自Codin Gurukul經(jīng)OpenIM技術(shù)人員整理修訂后發(fā)布锋边。
寫在前面
Open-IM是由前微信技術(shù)專家打造的開源的即時(shí)通訊組件。Open-IM包括IM服務(wù)端和客戶端SDK肢簿，實(shí)現(xiàn)了高性能、輕量級(jí)蜻拨、易擴(kuò)展等重要特性池充。開發(fā)者通過集成Open-IM組件，并私有化部署服務(wù)端缎讼，可以將即時(shí)通訊收夸、實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)能力快速集成到自身應(yīng)用中，并確保業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)的安全性和私密性血崭。
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實(shí)時(shí)消息現(xiàn)在是我們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠帧５窃孪唬阌袥]有想過“WhatsApp”或其他實(shí)時(shí)消息應(yīng)用程序是如何工作的钻洒？
在本文中奋姿，我們將探討whatsapp或任何通用實(shí)時(shí)消息應(yīng)用程序背后的高級(jí)工程和系統(tǒng)架構(gòu)。
在深入研究之前素标，讓我們先了解“通訊是如何工作的称诗？
當(dāng)兩個(gè)客戶機(jī)（A和B）想要相互通信或發(fā)送消息時(shí)，他們首先知道對(duì)方的地址（可能是IP头遭、MAC或任何自定義的唯一標(biāo)識(shí)）粪狼，然后通過網(wǎng)絡(luò)彼此交換消息，在這種情況下是INTERNET任岸。這個(gè)就是所謂的p2p通信了再榄。
但是，如果網(wǎng)絡(luò)非常龐大享潜，客戶數(shù)量達(dá)到數(shù)百萬或數(shù)十億困鸥，該怎么辦？
在一個(gè)非常大的網(wǎng)絡(luò)中剑按，很難知道每個(gè)客戶機(jī)的地址疾就，在這種情況下，為了使這個(gè)系統(tǒng)更加健壯和高可用性艺蝴，我們需要在客戶機(jī)之間安裝一個(gè)名為“服務(wù)器”的組件猬腰。此服務(wù)器的任務(wù)是協(xié)調(diào)連接到它的所有客戶端，中轉(zhuǎn)雙方之間的消息猜敢。
服務(wù)器引入后姑荷。所有客戶端都與服務(wù)器連接，而不是彼此連接缩擂，這樣成了中心化的通訊架構(gòu)
在這種情況下鼠冕，當(dāng)一個(gè)客戶機(jī)（a）想要向其他客戶機(jī)（D）發(fā)送消息時(shí)，它首先將消息發(fā)送到服務(wù)器胯盯，服務(wù)器知道其他客戶機(jī)（D）的地址懈费，然后將消息轉(zhuǎn)發(fā)給其他客戶機(jī)（D），反之亦然博脑。
這是通信體系結(jié)構(gòu)的概述憎乙。讓我們?cè)O(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)時(shí)消息傳遞系統(tǒng)的實(shí)際系統(tǒng)設(shè)計(jì)。
但在設(shè)計(jì)任何產(chǎn)品之前叉趣，了解以下要求非常重要：
用戶群：了解應(yīng)用程序的使用規(guī)模非常重要泞边。
所需功能
那么，讓我們列出whatsapp中需要包含的一些功能：
1). 發(fā)消息
2). 多媒體支持
3). Last Seen
4). 消息加密
5). 音頻/視頻通話
根據(jù)應(yīng)用程序需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)
根據(jù)應(yīng)用程序需求設(shè)計(jì)系統(tǒng)
根據(jù)用戶群君账，我們需要多臺(tái)服務(wù)器來處理如此多的流量繁堡，因此我們放置了多臺(tái)服務(wù)器沈善，而不是一臺(tái)服務(wù)器乡数，這就是集群的概念
但問題是椭蹄，客戶端將連接到哪個(gè)服務(wù)器，因?yàn)橛卸鄠€(gè)服務(wù)器净赴，并且客戶端不能隨機(jī)連接到任何服務(wù)器绳矩。為了克服這個(gè)問題，我們?cè)诳蛻舳撕头?wù)器之間引入了負(fù)載均衡玖翅。
在實(shí)現(xiàn)了多個(gè)服務(wù)器和負(fù)載平衡器之后翼馆，我們的系統(tǒng)架構(gòu)能夠處理大量用戶。現(xiàn)在金度，當(dāng)客戶機(jī)想要連接到服務(wù)器時(shí)应媚，連接請(qǐng)求首先命中負(fù)載平衡器，然后負(fù)載平衡器根據(jù)各個(gè)服務(wù)器上的負(fù)載等各種參數(shù)將連接重定向到服務(wù)器猜极。
但我們的應(yīng)用程序也需要一些存儲(chǔ)機(jī)制來保存一些任意狀態(tài)或數(shù)據(jù)中姜，為了滿足這一要求，我們還添加了可供所有服務(wù)器訪問的數(shù)據(jù)庫跟伏。
但是丢胚，使用什么樣的連接呢？
通常受扳，這種系統(tǒng)使用雙工連接或雙向連接携龟。由于消息也可以從服務(wù)器生成，因此需要雙向通信
在繼續(xù)之前勘高，讓我們先了解不同的連接場(chǎng)景以及應(yīng)用程序的工作方式峡蟋。
當(dāng)發(fā)送方連接到服務(wù)器而不是接收方時(shí)。
在這種情況下华望，當(dāng)接收方未連接到服務(wù)器時(shí)层亿，消息存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫中，當(dāng)接收方連接到服務(wù)器時(shí)立美，消息從數(shù)據(jù)庫中提取并轉(zhuǎn)發(fā)給接收方匿又，這個(gè)就是離線消息的作用。
2.當(dāng)發(fā)送方未連接到服務(wù)器時(shí)建蹄。
在這種情況下碌更，當(dāng)發(fā)送方未連接到服務(wù)器時(shí)，發(fā)送方發(fā)送的消息將保存在設(shè)備本地存儲(chǔ)中（可能是SQLite或基于平臺(tái)的任何其他內(nèi)容）洞慎。當(dāng)發(fā)送者聯(lián)機(jī)或連接到服務(wù)時(shí)痛单，消息將從本地存儲(chǔ)中提取并發(fā)送到服務(wù)器。這個(gè)就是本地存儲(chǔ)的作用劲腿。
3.當(dāng)兩個(gè)客戶端都連接到服務(wù)器時(shí)：
在這種情況下旭绒，當(dāng)兩個(gè)客戶端都連接到服務(wù)器時(shí)，發(fā)送方發(fā)送消息，服務(wù)器將該消息轉(zhuǎn)發(fā)給接收方挥吵，而不將消息存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫或設(shè)備本地存儲(chǔ)器重父。
需要知道的一件事是，連接總是由客戶機(jī)啟動(dòng)的忽匈，因?yàn)榉?wù)器不知道客戶機(jī)的地址房午，但客戶機(jī)知道服務(wù)器的地址。
發(fā)送丹允、交付和查看三個(gè)狀態(tài)
發(fā)送：當(dāng)我們發(fā)送一條消息郭厌，而該消息被Whatsapp服務(wù)器接收時(shí)。
已傳遞：當(dāng)消息從Whatsapp服務(wù)器傳遞到接收方時(shí)雕蔽。
已查看：當(dāng)信息被接收者看到/打開時(shí)折柠。
為了合并所有這些狀態(tài)更改，每條消息都有一個(gè)唯一的ID批狐，用于標(biāo)識(shí)每條消息以及來自各種事件（已發(fā)送/已交付/已查看）的確認(rèn)液走。
當(dāng)客戶端連接到服務(wù)器時(shí)，Whatsapp服務(wù)器內(nèi)部會(huì)發(fā)生什么贾陷？
當(dāng)客戶端連接到WhatsApp服務(wù)器時(shí)缘眶，將針對(duì)該客戶端創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程（或線程）。此流程負(fù)責(zé)處理與該客戶機(jī)相關(guān)的所有操作髓废。
每個(gè)進(jìn)程都有一個(gè)隊(duì)列（以淺綠色突出顯示）巷懈，作為該進(jìn)程的緩沖區(qū)。創(chuàng)建流程后慌洪，將在數(shù)據(jù)庫中創(chuàng)建一個(gè)表顶燕，以維護(hù)PID（流程ID）和關(guān)聯(lián)客戶機(jī)的記錄。
Last Seen是怎么回事冈爹？
這個(gè)特性的實(shí)現(xiàn)非常簡(jiǎn)單和直接涌攻，它只需要維護(hù)一個(gè)帶有客戶機(jī)ID和時(shí)間戳的記錄。
我們?cè)谥悄苁謾C(jī)中打開Whatsapp時(shí)频伤，我們的應(yīng)用程序每5秒向服務(wù)器發(fā)送一個(gè)脈沖恳谎，并且隨著每個(gè)脈沖最后一次出現(xiàn)，表中的時(shí)間會(huì)更新憋肖。當(dāng)客戶端斷開連接時(shí)因痛，記錄中存在上次看到的時(shí)間，該時(shí)間由關(guān)閉應(yīng)用程序之前發(fā)送的最后一個(gè)脈沖更新岸更。
媒體共享是如何運(yùn)作的鸵膏？
對(duì)于共享，我們不使用用于發(fā)送文本消息的連接怎炊，因?yàn)樗且粋€(gè)非常輕量級(jí)的連接谭企，無法處理這么多負(fù)載廓译。
相反，WhatsApp使用不同的服務(wù)器（如HTTP）來共享媒體债查。
當(dāng)我們共享一個(gè)媒體時(shí)非区，它會(huì)通過不同的連接上傳到HTTP服務(wù)器，成功上傳后攀操，HTTP服務(wù)器會(huì)返回一個(gè)與該媒體相關(guān)聯(lián)的哈希值或唯一ID院仿，該哈希值會(huì)發(fā)送到WhatsApp服務(wù)器秸抚。在接收方端速和，同樣的事情以相反的方式工作，接收方接收哈希值剥汤，然后從與該哈希值關(guān)聯(lián)的HTTP服務(wù)器下載媒體颠放。
電話服務(wù)也以與媒體服務(wù)相同的方式工作，為此吭敢，我們還使用不同的服務(wù)器碰凶，并使用不同類型的連接（如套接字等）進(jìn)行實(shí)時(shí)通信。
OpenIM github開源地址：
https://github.com/OpenIMSDK/Open-IM-Server
OpenIM官網(wǎng) ：https://www.rentsoft.cn
OpenIM官方論壇：https://forum.rentsoft.cn
我們致力于通過開源模式鹿驼，為全球企業(yè)/開發(fā)者提供簡(jiǎn)單欲低、易用、高效的IM服務(wù)和實(shí)時(shí)音視頻通訊能力畜晰，幫助開發(fā)者降低項(xiàng)目的開發(fā)成本砾莱，并讓開發(fā)者掌控業(yè)務(wù)的核心數(shù)據(jù)。
IM作為核心業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)凄鼻，安全的重要性毋庸置疑腊瑟，OpenIM開源以及私有化部署讓企業(yè)能更放心使用雀费。
如今IM云服務(wù)商收費(fèi)高企瓣俯，如何讓企業(yè)低成本、安全甘萧、可靠接入IM服務(wù)峭范，是OpenIM的歷史使命财松，也是我們前進(jìn)的方向。
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