关于im:微信陌陌等著名IM软件设计架构详解

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OpenIMgithub 开源地址:

https://github.com/OpenIMSDK/…

OpenIM 官网:https://www.rentsoft.cn

OpenIM 官方论坛:https://forum.rentsoft.cn/

对微信、陌陌等进行了剖析,收回来分享一下(工夫有些久了)电量:对于挪动设施最大的瓶颈就是电量了。因为用户不可能随时携带电源,充电宝。所以必须思考到电量问题。那就要查看咱们工程是不是有后盾运行,心跳包发送工夫是不是正当。

网络: 这个也是 IM 最外围的内容了,咱们要做到在任何网络下等顺畅聊天那就不容易了,好多公司都用的 xmpp 框架,如果在强网络环境下,xmpp 齐全没有问题。然而那种弱网络环境下 xmpp 就大刀阔斧啦,用户体验就很垃圾了。集体感觉 xmpp 能够玩玩(参考看这个 RFC3920 和 RFC3921),然而用来真正的产品就差远了。如果遇到一个做 IM 的敌人张口闭口都说 xmpp 的话,那么不必沟通了,必定不是什么好产品。微信、QQ 以前也曾用过 xmpp,然而最初也放弃了 xmpp,就晓得 xmpp 有很多弊病了,还有就是报文太大,好臃肿,节约流量。为了保障稳固,微信用了长链接和短链接相结合,例如:1,两个域名 微信划分了 http 模式(short 链接)和 tcp 模式(long 链接),别离应答状态协定和数据传输协定 long.weixin.qq.com dns check(112.64.237.188 112.64.200.218)short.weixin.qq.com dns check (112.64.237.186 112.64.200.240) 2,阐明

2.1 short.weixin.qq.com 是 HTTP 协定扩大,运行 8080 端口,http body 为二进制(protobuf)。

主要用途(接口): 用户登录验证; 好友关系(获取,增加);音讯 sync (newsync),自有 sync 机制;获取用户图像;用户登记;行为日志上报。朋友圈发表刷新

2.2 long.weixin.qq.com tcp 长连贯,端口为 8080,相似微软 activesync 的二进制协定。

主要用途(接口): 承受 / 发送文本音讯;承受 / 发送语音;承受 / 发送图片;承受 / 发送视频文件等。

所有下面申请都是基于 tcp 长连贯。在发送图片和视频文件等时,分为两个申请;第一个申请是缩略图的形式,第二个申请是全数据的形式。

2.2.1 数据报文方面 增量上传策略:每次 8k 左右大小数据上传,服务器确认;在持续传输。

图片上传: 先传缩略图,传文本音讯,再传具体文件

下载: 先下载缩略图,在下载原图 下载的时候,全部一次推送。

3 附录 3.1 用户登录验证 POST /cgi-bin/micromsg-bin/auth HTTP/1.1 Accept: User-Agent: Mozilla/4.0 Content-Type: application/x-www-form-urlencoded Host: short.weixin.qq.com Content-Length: 174

3.3 音讯 sync (newsync) POST /cgi-bin/micromsg-bin/newsync HTTP/1.1 Host: short.weixin.qq.com User-Agent: Android QQMail HTTP Client Cache-Control: no-cache Connection: Keep-Alive Content-Type: application/octet-stream accept: Content-Length: 206

3.5 用户登记 POST /cgi-bin/micromsg-bin/iphoneunreg HTTP/1.1 Accept: User-Agent: Mozilla/4.0 Cotent-Type: application/x-www-form-urlencoded Host: short.weixin.qq.com Content-Length: 271

3.6 行为日志上报 POST /cgi-bin/stackreport?version=240000a7&filelength=1258&sum=7eda777ee26a76a5c93b233eed504c7d&reporttype=1&username=jolestar HTTP/1.1 Content-Length: 736 Content-Type: binary/octet-stream Host: weixin.qq.com Connection: Keep-Alive User-Agent: Apache-HttpClient/UNAVAILABLE (java 1.4)

从当初互联网的倒退而言,IM 和视频(包含 IM 外面视频通话)是一个方向,这些都应该成为互联网的基础设施,就像浏览器一样。当初 IM 还没有一个很好的解决方案,XMPP 并不能很好地做到业务逻辑独立开来。从 IM 的实质来看,IM 其实就是将一条音讯从一个中央传输到另外一个中央,这个和 TCP 很像,为什么不实现一个高级点的 TCP 协定了,只是将 TCP/IP 外面的 IP 地址换成了一个相似 XMPP 的惟一 ID 而已,其余的很多细节都能够照搬 TCP 协定。有了这个协定之后,将业务逻辑在现有 HTTP server 的根底上做,例如发送语音和图片就相当于上传一个文件,服务器在解决完这个文件后就发一条非凡的 IM 音讯。客户端收到这个 IM 音讯后,依照 IM 音讯外面 url 去 HTTP server 取语音文件和图片文件。将 HTTP server 和 IM server 买通之后,能够做很多事件。但将这个两个 server 合并在一块并不是一个坏事,不然腾讯也不会有 2005 年的策略转型了。从当初的状况来看,利用除了游戏,都没怎么赚钱,当初可能承载赚钱业务的还是以 web 为主。IM 不能够赚钱,但没有却是不行的,就像一个中央要致富,不修路是不行的情理一样。

下面说到了 protobuf,就简略介绍下:JSON 置信大家都晓得是什么货色,如果不晓得,那可就真的 OUT 了,GOOGLE 一上来。这里就不介绍啥的了。

Protobuffer 大家预计就很少据说了,但如果说到是 GOOGLE 搞的,置信大家都会有趣味去试一下,毕竟 GOOGLE 进口,多属精品。

Protobuffer 是一个相似 JSON 的一个传输协定,其实也不能说是协定,只是一个数据传输的货色罢了。

那它跟 JSON 有什么区别呢?

    跨语言,这是它的一个长处。它自带了一个编译器,protoc,只须要用它进行编译,能够编译成 JAVA、python、C++ 代码,临时只有这三个,其余就临时不要想了,而后就能够间接应用,不须要再写任何其余代码。连解析的那些都曾经自带有的。JSON 当然也是跨语言的,但这个跨语言是建设在编写代码的根底上。

陌陌设计:陌陌倒退刚开始因为规模小,30-40W 的连接数(包含 Android 后盾长连贯用户),也应用 XMPP;因为 XMPP 的毛病:流量大(基于 XML),不牢靠(为传统固定网络设计,没有思考 WIFI/2G/3G/ 地铁 / 电梯等简单网络场景),交互简单(登陆需 5 - 6 次,尤其是 TLS 握手);XMPP 丢音讯的根本原因:服务端和客户端处于“半敞开”状态,客户端假连贯状态,服务端有收不到回执;Server 端连贯层和逻辑层代码没有解耦拆散,经常重启导致不可用;

音讯直达:

链接层:

逻辑层:

通信协定设计:

高效:弱网络疾速的收发 牢靠:不会丢音讯 易于扩大 协定格局:

Redis 协定:

优化

  • 连贯层(参见通信服务器组成):只做音讯转发,容许随时重启更新,设计准则简略 / 异步;单台压测试连接数 70W;现状:1.5 亿用户,月活 5000W+,连接数 1200W+;
  • 逻辑层(参见通信服务器组成):用户会话验证即登陆、音讯存取、异步队列
  • 采纳公有通信协定,指标:高效,弱网络疾速收发;牢靠:不会丢音讯;易于扩大;参考协定格局:REDIS 协定;参见协定格局、基于队列的音讯协定、基于队列的交互、基于版本号的音讯协定、基于版本号的交互等;
  • 外围的长连贯只用于传输轻量的实时数据,图片、语音等都开新的 TCP 或 HTTP 连贯;所有就绪后,最重要的就是监控,写一个 APP 查看所有的经营状态,每天察看;
  • 如何抉择最优路线,即智能路由;二、智能路由、连贯策略: 多端口、双协定反对 应答挪动网关代理的端口限度 反对 TCP、HTTP 两种协定 依据备选 IP 列表进行并发测速(IP+ 端口 + 协定)后端依据终端连贯状况,定时更新终端的备选 IP 列表 终端在连贯闲暇时上报测速数据,便于后端决策 TCP 协定不通,主动切换到 http 优先应用最近可用 IP 并发测速,依据终端所处的地位下发多组 IP、PORT,只用 IP,不必域名,手机上的 DNS50% 不准 负载均衡器(LVS…) 的问题– 单点生效
  单点性能瓶颈
  负载平衡从客户端开始做起• 域名负载的问题

  域名零碎不牢靠– 更新提早大  

WNS(wireless network services)

1 解决挪动互联网开发常见问题:通道:数据交互、大数据上传、push 网络连接:大量长链接治理、链接不上、慢、多地散布 经营撑持:海量监控、简化问题定位 登录 & 平安:登录鉴权、频率管制

挪动互联网特点:1、高延时:信道建设耗时(高 RTT)2、低宽带、高丢包 3、多运营商(电信,挪动,联通等)4、简单网络 -2G,3G,4G,wifi。cmwap,cmnet。。-网关限度:协定,端口 5、用户流动性大,上网环境简单

1、开发工夫:历史一年半 2、链接成功率 -99.9% 3、极其网络环境下成功率- 因为常见 app 4、crash 率 -0.02%(crash 次数/登录用户数)

微信后盾零碎架构

背景:

A、分布式问题收敛 后盾逻辑模块专一逻辑,疾速开发 可能读取到过期的数据是个痛点 须要看到统一的数据 B、外部定义 数据领有两个以上的正本 如果胜利提交了变更,那么不会再返回旧数据 推演:1 减少一个数据 2 序列号发生器,偏序 束缚:只能有一个 client 操作 client 有解决抵触的能力 问题转移:client 如何散布?3 批改集群中一个制订的 key 的 value(1)笼罩他(2)依据 value 的内容做批改 if value = 1 then value:=2 通用解法:(1)paxos 算法 工程难度 所有可控

分布式算法设计:(2)quorum 算法(2011)再单个 key 下面运算 真是零碎束缚 类 paxos 计划,简化 为每次变更选举(by key)算法过程 提议/变更/同步/播送

零碎架构

写流程

Replication & Sharding 衡量点 自治,负载平衡,扩散控制 replication->relation

容灾对消 同城(上海)多数派存活 三园区(独立供电,独立)

Sharding

一组 KV6 为一个单位

1,人工阶段 部分扩容,影响收敛 9 2,均匀分布 制订分段 hash32(string)翻倍扩容

3,一致性哈希

具体实现?1、业务侧疾速开发 存储须要提供强一致性 丰盛的数据模型反对(结构化、类 SQL/KV)条件读,条件写

2 业务增长迅速,零碎要可能不便的横向扩容 3 设施故障/短时节点实效便成为常态,容灾自动化,主碑可写无需人工染指 4 小数据

存储模型 纯内存 Bitcask 小表零碎 LSM-tree

小表零碎 1、解决放大问题 2、数据按变更汇集存储 3、Affected1 ChangeTable(1+2+。。。。+n-1+total)/n 4、决裂与合并 数据流动 1、自动化迁徙 2、节点同时做代理 3、合并磁盘 io

同步流量 1、数据 vs 操作 2、幂等 3、保底策略

通信包量 1、动静合并 100K qps 200% -10% 3、衡量与估算 设计要点 1、吞吐量 2、异步化 3、复杂度 4、libco 主动修复零碎 1、不要让谬误累计 2、全量扫描 bitcask 的一些变动 1、内存限度 2、全内存

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