前面兩篇講即時(shí)通訊核心技術(shù)的文章

《微信為什么不丟消息?》

《http如何像tcp一樣實(shí)時(shí)的收消息?》

反饋還可以，故繼續(xù)即時(shí)通訊這一個(gè)系列吧，今天聊聊即時(shí)通訊中的“狀態(tài)”。

需求緣起

“在線狀態(tài)一致性”(好友在線狀態(tài)，群友在線狀態(tài))是即時(shí)通訊領(lǐng)域較難解決的一個(gè)技術(shù)問(wèn)題，如何精準(zhǔn)實(shí)時(shí)的獲得好友、群友的在線狀態(tài)，是今天將要探討的話題。

好友狀態(tài)一致性

問(wèn)題一：用戶uid-A登錄時(shí)，如何獲取自己全部好友的在線狀態(tài)?

回答：

(1)服務(wù)器要存儲(chǔ)所有用戶的在線狀態(tài)(往往存儲(chǔ)在保證高可用的緩存集群里) -> 保證狀態(tài)可查

(2)用戶狀態(tài)實(shí)時(shí)變更，任何用戶登錄時(shí)，需要將服務(wù)端自己的在線狀態(tài)置為online;任何用戶登出時(shí)，需要將服務(wù)端自己的狀態(tài)置為offline -> 保證服務(wù)端狀態(tài)存儲(chǔ)的一致性與實(shí)時(shí)性

(3)uid-A登錄時(shí)，先去數(shù)據(jù)庫(kù)拉取自己的好友列表，再去緩存獲取所有好友的在線狀態(tài) -> 保證登錄時(shí)好友狀態(tài)獲取的一致性與實(shí)時(shí)性

問(wèn)題二：用戶uid-A的好友uid-B狀態(tài)改變時(shí)(由登錄、登出、隱身等動(dòng)作觸發(fā))，uid-A如何知道這一事件?

方案一：uid-A向服務(wù)器輪詢拉取uid-B(其實(shí)是自己的全部好友)的狀態(tài)，例如每1分鐘一次

缺點(diǎn)：

(1)如果uid-B的狀態(tài)改變，uid-A獲取不實(shí)時(shí)，可能有1分鐘時(shí)延

(2)如果uid-B的狀態(tài)不改變，uid-A會(huì)有大量無(wú)效的輪詢請(qǐng)求，占用服務(wù)器資源

方案二：uid-B狀態(tài)改變時(shí)(由登錄、登出、隱身等動(dòng)作觸發(fā))，服務(wù)器不僅在緩存中修改uid-B的狀態(tài)，還要將這個(gè)狀體改變的通知推送給uid-B的在線反向好友(反向好友是指：加了uid-B為好友的人，而不是uid-B的好友，這個(gè)細(xì)節(jié)要注意)

優(yōu)點(diǎn)：

(1)實(shí)時(shí)

缺點(diǎn)：

(2)當(dāng)在線好友量很大時(shí)，任何一個(gè)用戶狀態(tài)的改變，會(huì)擴(kuò)散成N個(gè)實(shí)時(shí)通知，這個(gè)N叫做“消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)”。

假設(shè)一個(gè)im系統(tǒng)平均每個(gè)用戶有200個(gè)反向好友，平均有20%的反向好友在線，那么消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)N=40，這意味著，任何一個(gè)狀態(tài)的變化會(huì)變成40個(gè)推送請(qǐng)求。

群友狀態(tài)一致性

問(wèn)題三：群友狀態(tài)一致性有什么不同，和好友狀態(tài)一致性相比復(fù)雜在哪里?為什么不能采用實(shí)時(shí)推送?

回答：理論上群友狀態(tài)也可以通過(guò)實(shí)時(shí)推送的方式實(shí)現(xiàn)，以保證實(shí)時(shí)性。但實(shí)際上，群友狀態(tài)一般都是采用拉取的方式獲得，因?yàn)槿河褷顟B(tài)“消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)”N實(shí)在太大，全部實(shí)時(shí)獲取系統(tǒng)往往承受不了。

假設(shè)平均每個(gè)用戶加了20個(gè)群，平均每個(gè)群有200個(gè)用戶，依然假設(shè)20%的用戶在線，那么為了保證群友狀態(tài)的實(shí)時(shí)性，每個(gè)用戶登錄，就要將自己的狀態(tài)改變通知發(fā)送給20*200*20%=800個(gè)群友，N=800，意味著，任何一個(gè)狀態(tài)的變化會(huì)變成800個(gè)推送請(qǐng)求。

XXX系統(tǒng)使用的是群友狀態(tài)推送，不存在的這樣的問(wèn)題?那很可能是，XXX系統(tǒng)的用戶量和活躍度還不夠高吧。

問(wèn)題四：輪詢拉取群友狀態(tài)也會(huì)給服務(wù)器帶來(lái)過(guò)大的壓力，還有什么優(yōu)化方式?

回答：群友的數(shù)據(jù)量太大，雖然每個(gè)用戶平均加入了20個(gè)群，但實(shí)際上并不會(huì)每次登錄都進(jìn)入每一個(gè)群。不采用輪詢拉取，而采用按需拉取，延時(shí)拉取的方式，在真正進(jìn)入一個(gè)群時(shí)才實(shí)時(shí)拉取群友的在線狀態(tài)，是既能滿足用戶需求(用戶感覺(jué)是狀態(tài)是實(shí)時(shí)、一致的，但其實(shí)是進(jìn)入群才拉取的)，又能降低服務(wù)器壓力。這是一種常見(jiàn)方法。

關(guān)于更多按需拉取，延時(shí)拉取的討論，可移步《微信為啥這么省流量》。

延伸討論：系統(tǒng)消息/開(kāi)屏廣告的推送與拉取

問(wèn)題五：系統(tǒng)消息/開(kāi)屏廣告一般采用推送還是拉取?

回答：不考慮APP端的push(APP端的push，不需要啟動(dòng)APP，不依賴client與server之間的TCP長(zhǎng)連接)，個(gè)人強(qiáng)烈建議系統(tǒng)消息/開(kāi)屏廣告這類(lèi)消息采用“拉取”的方式，原因是：

1. 這類(lèi)業(yè)務(wù)對(duì)消息的實(shí)時(shí)性往往要求不高
2. 如果集中推送，“消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)”過(guò)大，容易引發(fā)系統(tǒng)抖動(dòng);而拉取的方式，可以攤平這個(gè)抖動(dòng)，用戶登錄時(shí)均勻的發(fā)起請(qǐng)求
3. 如果集中推送，往往不在意用戶是否“在線”，往往會(huì)造成大量離線垃圾消息;而拉取的方式，保證只有在線的用戶才會(huì)收到請(qǐng)求
4. …

有不同的建議，歡迎評(píng)論討論。

總結(jié)與建議

狀態(tài)的實(shí)時(shí)性與一致性是一個(gè)較難解決的技術(shù)問(wèn)題，不同的業(yè)務(wù)接受度，不同的數(shù)據(jù)量并發(fā)量在線量，實(shí)現(xiàn)方式不同，個(gè)人建議的方式是：

1. 好友狀態(tài)，如果對(duì)實(shí)時(shí)性要求較高，可以采用推送的方式同步;如果實(shí)時(shí)性要求不高，可以采用輪詢拉取的方式同步
2. 群友的狀態(tài)，由于消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)過(guò)大，可以采用按需拉取，延時(shí)拉取的方式同步
3. 系統(tǒng)消息/開(kāi)屏廣告等對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的業(yè)務(wù)，可以采用拉取的方式獲取消息
4. “消息風(fēng)暴擴(kuò)散系數(shù)”是指一個(gè)消息發(fā)出時(shí)，變成N個(gè)消息的擴(kuò)散系數(shù)，這個(gè)系數(shù)與業(yè)務(wù)及數(shù)據(jù)相關(guān)，一定程度上它的大小決定了技術(shù)采用推送還是拉取

文章轉(zhuǎn)載自微信公眾號(hào)“架構(gòu)師之路“