周梁偉?現(xiàn)任網(wǎng)易云信 IM云服務(wù)器端開發(fā)負(fù)責(zé)人，浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)學(xué)院碩士。2011年加入網(wǎng)易，先后擔(dān)任網(wǎng)易后臺(tái)技術(shù)中心與網(wǎng)易大數(shù)據(jù)平臺(tái)資深開發(fā)工程師，負(fù)責(zé)即時(shí)通訊領(lǐng)域的產(chǎn)品開發(fā)與應(yīng)用服務(wù)器與大數(shù)據(jù)領(lǐng)域戰(zhàn)略規(guī)劃與設(shè)計(jì)。

下文根據(jù)周梁偉在高升云道深圳站演講整理而成。

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網(wǎng)易云信是網(wǎng)易公司推出的一個(gè)面向開發(fā)者的IM云平臺(tái)。今天，結(jié)合《性能當(dāng)?shù)?優(yōu)化為王》的主題，重點(diǎn)挑選聊天室這個(gè)典型場景，和大家分享一下網(wǎng)易云信在實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能時(shí)是如何做架構(gòu)設(shè)計(jì)的。

常見的虛擬社群

聊天室的應(yīng)用場景非常廣，除了傳統(tǒng)的圖文聊天外，時(shí)下流行的視頻彈幕、在線秀場、在線教育、游戲互動(dòng)等各式各樣產(chǎn)品中都有類似的應(yīng)用場景。

在討論聊天室之前，我們先了解下幾種常見的虛擬社群形態(tài)。下表從參與人數(shù)、消息送達(dá)即時(shí)性、離線消息關(guān)注度等維度對(duì)論壇、IM P2P、IM群和聊天室這幾種常見的虛擬社群形態(tài)做了簡單對(duì)比，從這個(gè)對(duì)比可以看到聊天室是不同于論壇和群模式的一種虛擬組織，聊天室的架構(gòu)需要跳出傳統(tǒng)思維來設(shè)計(jì)。

聊天室跟普通的IM群（微信群，QQ群等）相比最大的不同點(diǎn)在于它是一個(gè)比較開放的虛擬組織。我們可以將聊天室比喻成一個(gè)廣場，廣場是開放無邊界的，所有的人都可以隨進(jìn)隨出，而群就像一個(gè)房間，是一個(gè)有邊界有容量上限的私密組織，并且進(jìn)入這個(gè)房間需要一定條件，一般是主動(dòng)申請(qǐng)加入或被邀請(qǐng)加入。聊天室對(duì)比BBS論壇這種虛擬組織來說，它既具有了IM群消息即時(shí)送達(dá)的特性又有論壇參與人數(shù)無上限的特性。

聊天室關(guān)鍵技術(shù)和難點(diǎn)

那么，是否能從一個(gè)已有的成熟技術(shù)框架上改造一個(gè)聊天室出來呢？

經(jīng)過前面的比較我們看到，聊天室和論壇及IM群都具有一定的共性，看起來似乎可以將論壇架構(gòu)改造成聊天室，也可以將IM群改造成聊天室。

路徑一：將論壇架構(gòu)改造成聊天室，首先需要提高消息送達(dá)的即時(shí)性，由于論壇都是基于HTTP協(xié)議的，為了保證消息即時(shí)送達(dá)，需要客戶端不斷輪詢服務(wù)器來獲取新的消息，如果對(duì)即時(shí)性的要求越高，那輪詢的時(shí)間就需要縮短，這種模式在用戶量達(dá)到一定規(guī)模后是無法承載的。為了保證消息的高效送達(dá)，客戶端與服務(wù)器之間的需要采用長連接機(jī)制，新消息的送達(dá)通過服務(wù)器主動(dòng)向客戶端下推來完成。

路徑二：將已有的IM群改造成聊天室，由于群具有對(duì)離線消息關(guān)注度高的特性，所有的群消息在成員離線時(shí)需要持久化，因而群人數(shù)越多效率越低，也正是因?yàn)檫@個(gè)原因，一般的IM群都是有人數(shù)上限的，如果想把群改造成聊天室，就不能存離線消息，所以這種方式看起來也不是這么順暢。

現(xiàn)在市場上很多提供聊天室類服務(wù)的產(chǎn)品其實(shí)都是基于群的模式來實(shí)現(xiàn)的，所以人數(shù)上限一直是一個(gè)難以突破的瓶頸，甚至有的服務(wù)直接使用“超大群”或“千人群”這樣一種特殊群模式來滿足用戶對(duì)聊天室場景的需求。

下面我們來看下，如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)人數(shù)無上限的聊天室服務(wù)，需要解決哪些難題。

首先：客戶端多樣性。近幾年來移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展得非常快，現(xiàn)在推出的APP一般都需要同時(shí)具備iOS版、安卓版和Web版、PC版等不同的版本，跨平臺(tái)的開發(fā)需求一直是攔在創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)面前的一座大山；

第二：數(shù)據(jù)安全保障。當(dāng)前的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境異常復(fù)雜，我們的APP在客戶端與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信都暴露在復(fù)雜的公網(wǎng)環(huán)境中，消息經(jīng)過哪些節(jié)點(diǎn)，中間有沒有被抓包，數(shù)據(jù)是否被惡意采集，這些問題普通用戶開和發(fā)者都容易忽略。如果數(shù)據(jù)通信過程中忽視了安全需求，很容易造成用戶數(shù)據(jù)的泄露，數(shù)據(jù)的安全保障對(duì)于產(chǎn)品而言也很重要；

第三：需要應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)故障或服務(wù)單點(diǎn)故障的難題。開發(fā)者代碼寫得再好也無法避免硬件故障或是網(wǎng)絡(luò)故障這種不可預(yù)知的問題，在產(chǎn)品積累了一定的用戶量之后，如果遇到服務(wù)可用性問題會(huì)造成用戶流失。

第四：架構(gòu)需要具備足夠的彈性。在用戶量級(jí)上來之后能支持快速的水平擴(kuò)展，不會(huì)因?yàn)榧軜?gòu)的問題需要重構(gòu)。

最后：消息投遞慢。聊天室對(duì)消息的即時(shí)性要求非常高，同一條消息在投遞給不同成員時(shí)需要在毫秒級(jí)的延時(shí)完成，如果消息投遞慢了會(huì)造成消息時(shí)間線錯(cuò)亂，聊天室里的人無法理解上下文場景。

基于這些難點(diǎn)，我們提出聊天室需要具備這些指標(biāo)：跨平臺(tái)、數(shù)據(jù)加密、高可用、易擴(kuò)展、高并發(fā)低延遲。

云信聊天室的架構(gòu)

上圖是網(wǎng)易云信的聊天室分層架構(gòu)。

客戶端層：處理各種設(shè)備的兼容問題，包括對(duì)ios，Android，Windows， Web等各種開發(fā)平臺(tái)的語言適配；消息通道的管理維護(hù)，包括移動(dòng)設(shè)備上的弱網(wǎng)絡(luò)管理，斷線重連等；保證數(shù)據(jù)安全，所有上行下行的數(shù)據(jù)包都需要加解密處理，規(guī)避數(shù)據(jù)泄露或中間人攻擊等各種安全風(fēng)險(xiǎn)。

網(wǎng)關(guān)接入層：管理大量客戶端連接，單個(gè)節(jié)點(diǎn)可以維護(hù)的客戶端數(shù)量在數(shù)十萬量級(jí)；處理不同類型客戶端的協(xié)議兼容，由于客戶端實(shí)現(xiàn)技術(shù)的多樣性，導(dǎo)致客戶端與網(wǎng)關(guān)之間底層的數(shù)據(jù)通信協(xié)議存在差異，需要由不同的接入網(wǎng)關(guān)做協(xié)議轉(zhuǎn)換；處理數(shù)據(jù)安全邏輯；跨網(wǎng)絡(luò)的高可用邏輯，網(wǎng)絡(luò)級(jí)別的主備(誰知道哪天網(wǎng)線會(huì)被藍(lán)翔的畢業(yè)生挖斷呢?)；廣播消息的高效下行分發(fā)，將收到的廣播消息分發(fā)到所有連接在本節(jié)點(diǎn)上的客戶端。

路由層：作為業(yè)務(wù)層接入的中轉(zhuǎn)，同時(shí)承擔(dān)負(fù)載均衡和高可用的作用，單個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)處理能力達(dá)到瓶頸時(shí)更方便的擴(kuò)容，路由層使業(yè)務(wù)層擴(kuò)容對(duì)前置網(wǎng)關(guān)層完全透明；當(dāng)一個(gè)網(wǎng)絡(luò)的業(yè)務(wù)集群出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)，可以切換到備用網(wǎng)絡(luò)，保證服務(wù)可用性。

業(yè)務(wù)層：處理聊天室內(nèi)的業(yè)務(wù)消息，一個(gè)集群內(nèi)有眾多節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)角色相互對(duì)等，任何一個(gè)節(jié)點(diǎn)的故障會(huì)使整個(gè)集群的處理能力下降，但不會(huì)引起服務(wù)的中斷，因?yàn)槠渌?jié)點(diǎn)可以繼續(xù)接管業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)包的處理；業(yè)務(wù)集群同樣有多個(gè)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的熱備，以應(yīng)對(duì)可能出現(xiàn)的區(qū)域性網(wǎng)絡(luò)故障；

題外話

技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在已經(jīng)不流行重復(fù)造輪子了，因?yàn)檩喿拥慕Y(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，功能性和非功能性的指標(biāo)要求越來越高；而我們的用戶卻不會(huì)再等我們了。當(dāng)我們還在畫輪子的圖紙的時(shí)候，競爭對(duì)手可能已經(jīng)把車子都造好，在路上跑了。雖然我們不是非得自己造輪子，但是了解如何完成一個(gè)完美的輪子的制作過程和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)卻是非常有必要的，這也是我前面和你介紹了這么多的原因。

就像近幾年大數(shù)據(jù)技術(shù)非常流行，如果你對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有所了解，你就會(huì)發(fā)現(xiàn)幾乎所有公司都在使用現(xiàn)有的平臺(tái)，比如Hadoop；或者直接使用，或者在上面做二次改造，原因無非就是上面說的幾點(diǎn)。

現(xiàn)在你遇到的也是同樣的問題，聊天室這種功能在最近兩年又火了起來，主要還是視頻直播業(yè)務(wù)的大規(guī)模擴(kuò)張；所以能借用目前已有的平臺(tái)或工具是最快捷的路徑，應(yīng)用需要關(guān)注的是怎么以最快的速度抓住用戶。

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總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的周梁伟：聊天室架构 如何跳出传统思维来设计？的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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