从零开始开发IM（即时通信）服务端

好消息：IM1.0.0版本已经上线啦，支持特性：

• 私聊发送文本/文件
• 已发送/已送达/已读回执
• 支持使用ldap登陆
• 支持接入外部的登陆认证系统
• 提供客户端jar包，方便客户端开发
  github连接： https://github.com/yuanrw/IM

前言

首先讲讲IM（即时通信）技术能够用来作什么：
聊天：qq、微信
直播：斗鱼直播、抖音
实时位置共享、游戏多人互动等等
能够说几乎全部高实时性的应用场景都须要用到IM技术。

本篇将带你们从零开始搭建一个轻量级的IM服务端，麻雀虽小，五脏俱全，咱们搭建的IM服务端实现如下功能：

1. 一对一的文本消息、文件消息通讯
2. 每一个消息有“已发送”/“已送达”/“已读”回执
3. 存储离线消息
4. 支持用户登陆，好友关系等基本功能。
5. 可以方便地水平扩展

经过这个项目能学到什么？

这个项目涵盖了不少后端必备知识：

• rpc通讯
• 数据库
• 缓存
• 消息队列
• 分布式、高并发的架构设计
• docker部署

消息通讯

文本消息

咱们先从最简单的特性开始实现：一个普通消息的发送
消息格式以下：

message ChatMsg{
    id = 1;
    //消息id
    fromId = Alice
    //发送者userId
    destId = Bob
    //接收者userId
    msgBody = hello
    //消息体
}

如上图，咱们如今有两个用户：Alice和Bob链接到了服务器，当Alice发送消息message(hello)给Bob，服务端接收到消息，根据消息的destId进行转发，转发给Bob。

发送回执

那咱们要怎么来实现回执的发送呢？
咱们定义一种回执数据格式ACK，MsgType有三种，分别是sent（已发送）,delivered（已送达）, read（已读）：

message AckMsg {
    id;
    //消息id
    fromId;
    //发送者id
    destId;
    //接收者id
    msgType;
    //消息类型
    ackMsgId;
    //确认的消息id
}

enum MsgType {
    DELIVERED;
    READ;
}

当服务端接受到Alice发来的消息时：

1. 向Alice发送一个sent(hello)表示消息已经被发送到服务器。

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

1. 服务器把hello转发给Bob后，马上向Alice发送delivered(hello)表示消息已经发送给Bob。

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

1. Bob阅读消息后，客户端向服务器发送read(hello)表示消息已读

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

这个消息会像一个普通聊天消息同样被服务器处理，最终发送给Alice。

在服务器这里不区分ChatMsg和AckMsg，处理过程都是同样的：解析消息的destId并进行转发。

水平扩展

当用户量愈来愈大，必然须要增长服务器的数量，用户的链接被分散在不一样的机器上。此时，就须要存储用户链接在哪台机器上。
咱们引入一个新的模块来管理用户的链接信息。

管理用户状态

模块叫作user status，共有三个接口：

public interface UserStatusService {

    /**
     * 用户上线，存储userId与机器id的关系
     *
     * @param userId
     * @param connectorId
     * @return 若是当前用户在线，则返回他链接的机器id，不然返回null
     */
    String online(String userId, String connectorId);

    /**
     * 用户下线
     *
     * @param userId
     */
    void offline(String userId);

    /**
     * 经过用户id查找他当前链接的机器id
     *
     * @param userId
     * @return
     */
    String getConnectorId(String userId);
}

这样咱们就可以对用户链接状态进行管理了，具体的实现应考虑服务的用户量、指望性能等进行实现。
此处咱们使用redis来实现，将userId和connectorId的关系以key-value的形式存储。

消息转发

除此以外，还须要一个模块在不一样的机器上转发消息，以下结构：

此时咱们的服务被拆分红了connector和transfer两个模块，connector模块用于维持用户的长连接，而transfer的做用是将消息在多个connector之间转发。
如今Alice和Bob链接到了两台connector上，那么消息要如何传递呢？

1. Alice上线，链接到机器[1]上时
   • 将Alice和它的链接存入内存中。
   • 调用user status的online方法记录Alice上线。
2. Alice发送了一条消息给Bob
   • 机器[1]收到消息后，解析destId，在内存中查找是否有Bob。
   • 若是没有，表明Bob未链接到这台机器，则转发给transfer。
3. transfer调用user status的getConnectorId(Bob)方法找到Bob所链接的connector，返回机器[2]，则转发给机器[2]。

流程图：

总结：

• 引入user status模块管理用户链接，transfer模块在不一样的机器之间转发，使服务能够水平扩展。
• 为了知足实时转发，transfer须要和每台connector机器都保持长连接。

离线消息

若是用户当前不在线，就必须把消息持久化下来，等待用户下次上线再推送，这里使用mysql存储离线消息。
为了方便地水平扩展，咱们使用消息队列进行解耦。

• transfer接收到消息后若是发现用户不在线，就发送给消息队列入库。
• 用户登陆时，服务器从库里拉取离线消息进行推送。

用户登陆、好友关系

用户的注册登陆、帐户管理、好友关系链等功能更适合使用http协议，所以咱们将这个模块作成一个restful服务，对外暴露http接口供客户端调用。

至此服务端的基本架构就完成了：

总结

以上就是这篇博客的全部内容，本篇帮你们构建了IM服务端的架构，但还有不少细节须要咱们去思考，例如：

• 如何保证消息的顺序和惟一
• 多个设备在线如何保证消息一致性
• 如何处理消息发送失败
• 消息的安全性
• 若是要存储聊天记录要怎么作
• 数据库分表分库
• 服务高可用
  ……

更多细节实现就留到下一篇啦～

IM1.0.0版本已上线，github连接：
https://github.com/yuanrw/IM
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