好訊息：IM1.0.0版本已經上線啦，支援特性：

• 私聊傳送文字/檔案
• 已傳送/已送達/已讀回執
• 支援使用ldap登入
• 支援接入外部的登入認證系統
• 提供客戶端jar包，方便客戶端開發
  github連結： https://github.com/yuanrw/IM

前言

首先講講IM（即時通訊）技術可以用來做什麼：
聊天：qq、微信
直播：鬥魚直播、抖音
實時位置共享、遊戲多人互動等等
可以說幾乎所有高實時性的應用場景都需要用到IM技術。

本篇將帶大家從零開始搭建一個輕量級的IM服務端，麻雀雖小，五臟俱全，我們搭建的IM服務端實現以下功能：

1. 一對一的文字訊息、檔案訊息通訊
2. 每個訊息有“已傳送”/“已送達”/“已讀”回執
3. 儲存離線訊息
4. 支援使用者登入，好友關係等基本功能。
5. 能夠方便地水平擴充套件

通過這個專案能學到什麼？

這個專案涵蓋了很多後端必備知識：

• rpc通訊
• 資料庫
• 快取
• 訊息佇列
• 分散式、高併發的架構設計
• docker部署

訊息通訊

文字訊息

我們先從最簡單的特性開始實現：一個普通訊息的傳送
訊息格式如下：

message ChatMsg{
    id = 1;
    //訊息id
    fromId = Alice
    //傳送者userId
    destId = Bob
    //接收者userId
    msgBody = hello
    //訊息體
}

如上圖，我們現在有兩個使用者：Alice和Bob連線到了伺服器，當Alice傳送訊息message(hello)

傳送回執

那我們要怎麼來實現回執的傳送呢？
我們定義一種回執資料格式ACK，MsgType有三種，分別是sent（已傳送）,delivered（已送達）, read（已讀）：

message AckMsg {
    id;
    //訊息id
    fromId;
    //傳送者id
    destId;
    //接收者id
    msgType;
    //訊息型別
    ackMsgId;
    //確認的訊息id
}

enum MsgType {
    DELIVERED;
    READ;
}

當服務端接受到Alice發來的訊息時：

1. 向Alice傳送一個sent(hello)表示訊息已經被髮送到伺服器。

message AckMsg {
    id = 2;
    fromId = Alice;
    destId = Bob;
    msgType = SENT;
    ackMsgId = 1;
}

1. 伺服器把hello轉發給Bob後，立刻向Alice傳送delivered(hello)表示訊息已經發送給Bob。

message AckMsg {
    id = 3;
    fromId = Bob;
    destId = Alice;
    msgType = DELIVERED;
    ackMsgId = 1;
}

1. Bob閱讀訊息後，客戶端向伺服器傳送read(hello)表示訊息已讀

message AckMsg {
    id = 4;
    fromId = Bob;
    destId = Alice;
    msgType = READ;
    ackMsgId = 1;
}

這個訊息會像一個普通聊天訊息一樣被伺服器處理，最終傳送給Alice。

在伺服器這裡不區分ChatMsg和AckMsg，處理過程都是一樣的：解析訊息的destId並進行轉發。

水平擴充套件

當用戶量越來越大，必然需要增加伺服器的數量，使用者的連線被分散在不同的機器上。此時，就需要儲存使用者連線在哪臺機器上。
我們引入一個新的模組來管理使用者的連線資訊。

管理使用者狀態

模組叫做user status，共有三個介面：

public interface UserStatusService {

    /**
     * 使用者上線，儲存userId與機器id的關係
     *
     * @param userId
     * @param connectorId
     * @return 如果當前使用者線上，則返回他連線的機器id，否則返回null
     */
    String online(String userId, String connectorId);

    /**
     * 使用者下線
     *
     * @param userId
     */
    void offline(String userId);

    /**
     * 通過使用者id查詢他當前連線的機器id
     *
     * @param userId
     * @return
     */
    String getConnectorId(String userId);
}

這樣我們就能夠對使用者連線狀態進行管理了，具體的實現應考慮服務的使用者量、期望效能等進行實現。
此處我們使用redis來實現，將userId和connectorId的關係以key-value的形式儲存。

訊息轉發

除此之外，還需要一個模組在不同的機器上轉發訊息，如下結構：

此時我們的服務被拆分成了connector和transfer兩個模組，connector模組用於維持使用者的長連結，而transfer的作用是將訊息在多個connector之間轉發。
現在Alice和Bob連線到了兩臺connector上，那麼訊息要如何傳遞呢？

1. Alice上線，連線到機器[1]上時
   • 將Alice和它的連線存入記憶體中。
   • 呼叫user status的online方法記錄Alice上線。
2. Alice傳送了一條訊息給Bob
   • 機器[1]收到訊息後，解析destId，在記憶體中查詢是否有Bob。
   • 如果沒有，代表Bob未連線到這臺機器，則轉發給transfer。
3. transfer呼叫user status的getConnectorId(Bob)方法找到Bob所連線的connector，返回機器[2]，則轉發給機器[2]。

流程圖：

總結：

• 引入user status模組管理使用者連線，transfer模組在不同的機器之間轉發，使服務可以水平擴充套件。
• 為了滿足實時轉發，transfer需要和每臺connector機器都保持長連結。

離線訊息

如果使用者當前不線上，就必須把訊息持久化下來，等待使用者下次上線再推送，這裡使用mysql儲存離線訊息。
為了方便地水平擴充套件，我們使用訊息佇列進行解耦。

• transfer接收到訊息後如果發現使用者不線上，就傳送給訊息佇列入庫。
• 使用者登入時，伺服器從庫里拉取離線訊息進行推送。

使用者登入、好友關係

使用者的註冊登入、賬戶管理、好友關係鏈等功能更適合使用http協議，因此我們將這個模組做成一個restful服務，對外暴露http介面供客戶端呼叫。

至此服務端的基本架構就完成了：

總結

以上就是這篇部落格的所有內容，本篇幫大家構建了IM服務端的架構，但還有很多細節需要我們去思考，例如：

• 如何保證訊息的順序和唯一
• 多個裝置線上如何保證訊息一致性
• 如何處理訊息傳送失敗
• 訊息的安全性
• 如果要儲存聊天記錄要怎麼做
• 資料庫分表分庫
• 服務高可用
  ……

更多細節實現就留到下一篇啦～

IM1.0.0版本已上線，github連結：
https://github.com/yuanrw/IM
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