即时通讯系统架构

有过几款IM系统开发经历,目前有一款还在线上跑着。准备简单地介绍一下大型商业应用的IM系统的架构。设计这种架构比较重要的一点是低耦合,把整个系统设计成多个相互分离的子系统。我把整个系统分成下面几个部分:(1)状态消息系统   (2)好友系统   (3)P2P系统    (4)其他扩展业务系统

先看状态消息系统

                     

connd 

         client接入服务器,可以支持UDP,也可以支持TCP,一般建议优先选择TCP。connd可以布置多台,client接入时,可以用简单的DNS轮询的方式实现负载均衡。connd功能是维护连接和转发消息包。

pconnd

          proxy connd, 代理接入服务器,是connd的扩展,除了有connd的功能外,支持服务器的接入,比如web server。

msgd

           消息处理服务器,主要功能是用户状态管理,消息转发(包括合理性验证)以及离线消息保存。

说一个用户登录成功后,对所有好友的状态通知过程。我设计的系统中,把用户状态也简单看成类似文本聊天消息。下面用户U的上线过程,他有好友F1, F2。

(1) connd收到U上线消息,将消息发给U所在的msgd。

(2) msgd获取U的好友,F1, F2;如果F1, F2和U不在同一个msgd上,msgd将消息通过connd转给F1, F2所在的msgd。

(3) 最终的msgd把上线通知通过connd发给F1, F2。

msgd的U是通过什么方式获取最新的好友呢? 这个问题我要着重描述一下。

用户的好友数据都在另外一个子系统中:好友子系统。 msgd通过TCP的方式(为什么用TCP呢?)主动从好友系统获取。同时,msgd也缓存一份好友数据。msgd获取用户好友时,如果cache是最新的,直接从cache取,否则要从好友子系统那边取。现在重点问题出来了,如何确定用户的好友是最新的?这类问题我们要根据不同的业务不同的特点灵活采用不同的方法。请看一种高效的处理方式:

(1) 好友子系统为每个用户的好友算个hash值(可以用MD5)。

(2) client获取好友时,同时也拿到这个hash值;发和好友相关的消息时,把hash值带给msgd。

(3) msgd第一次从好友子系统获取某个用户好友时,也获取这个hash值;像要转发状态消息,获取好友时,把client带过来的hash1和自身的hash2比较一下。。。

像IM这种业务特点是,对好友数据的写很少,读很多,相对于读的消耗,写基本可以忽略的。用上面的方法,基本上每次两者的hash值是相等的,直接从cache拿好友数据。这种处理方法也可以引入到其他应用业务中。建议不要每次都粗暴地跨进程获取类似好友数据。


好了,上面是对IM系统状态消息子系统的简单介绍。

另外,像好友子系统就很简洁,启几个tcp接入server,根据不同用户,去不同的好友逻辑服务器上取好友。好友逻辑服务器,可以考虑采用LRU淘汰算法(发现老用这种算法)。如果你很有钱,也可以对好友数据做全cache,不用淘汰。

P2P系统和网上介绍的架构都差不多,大家搜一把吧。

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