基于TimeLine模型的消息同步機(jī)制-創(chuàng)新互聯(lián)

我們當(dāng)前的IM雖然進(jìn)行了微服務(wù)化，但是核心的消息投遞模式仍然采用下圖描繪的方式，參看《一個(gè)海量在線用戶即時(shí)通訊系統(tǒng)（IM）的完整設(shè)計(jì)》。

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在這個(gè)方式下，消息同步的基本思路和步驟如下（序號(hào)不對(duì)應(yīng)圖中序號(hào)）

1、把消息存儲(chǔ)到離線收件箱

2、向在線用戶推送消息

3、在線用戶返回收到消息的ack信息

4、服務(wù)端清除用戶此條離線消息

對(duì)于離線用戶，登錄后直接拉取離線消息即可

這個(gè)消息同步方式有它合理的地方

1、流程比較直觀

2、網(wǎng)絡(luò)交互量較少（相對(duì)于后邊的TimeLine模型而言）

但是這個(gè)方案存在更多不足的地方

1、我們有App和Web兩個(gè)端，需要為每個(gè)端都寫一份離線消息。由于離線消息是擴(kuò)散寫的，多寫一份，服務(wù)端就多一份壓力

2、消息ack回來之后，服務(wù)端需要把對(duì)應(yīng)的消息從存儲(chǔ)中刪除，這個(gè)過程性能也是一個(gè)問題

這個(gè)消息模式在比較單一的IM應(yīng)用場(chǎng)景下還是能夠勝任的。但是隨著消息場(chǎng)景越來越復(fù)雜，尤其是SDK推出以后，這個(gè)模式就存在很多弊端。SDK的應(yīng)用可能存在很多個(gè)端，服務(wù)端不可能為每個(gè)端都寫離線消息！

對(duì)于SDK，我們采用TimeLine模型來實(shí)現(xiàn)客戶端和服務(wù)端的消息同步。

以下內(nèi)容是釘釘?shù)淖龇?/strong>，比較了傳統(tǒng)架構(gòu)和現(xiàn)代架構(gòu)。而我們現(xiàn)在的IM消息同步這塊介于兩者之間。 

傳統(tǒng)架構(gòu)下，消息是先同步后存儲(chǔ)。對(duì)于在線的用戶，消息會(huì)直接實(shí)時(shí)同步到在線的接收方，消息同步成功后，并不會(huì)進(jìn)行持久化。而對(duì)于離線的用戶或者消息無法實(shí)時(shí)同步成功時(shí)，消息會(huì)持久化到離線庫(kù)，當(dāng)接收方重新連接后，會(huì)從離線庫(kù)拉取所有未讀消息。當(dāng)離線庫(kù)中的消息成功同步到接收方后，消息會(huì)從離線庫(kù)中刪除。傳統(tǒng)的消息系統(tǒng)，服務(wù)端的主要工作是維護(hù)發(fā)送方和接收方的連接狀態(tài)，并提供在線消息同步和離線消息緩存的能力，保證消息一定能夠從發(fā)送方傳遞到接收方。服務(wù)端不會(huì)對(duì)消息進(jìn)行持久化，所以也無法支持消息漫游。

現(xiàn)代架構(gòu)下，消息是先存儲(chǔ)后同步。先存儲(chǔ)后同步的好處是，如果接收方確認(rèn)接收到了消息，那這條消息一定是已經(jīng)在云端保存了。并且消息會(huì)有兩個(gè)庫(kù)來保存，一個(gè)是消息存儲(chǔ)庫(kù)，用于全量保存所有會(huì)話的消息，主要用于支持消息漫游。另一個(gè)是消息同步庫(kù)，主要用于接收方的多端同步。消息從發(fā)送方發(fā)出后，經(jīng)過服務(wù)端轉(zhuǎn)發(fā)，服務(wù)端會(huì)先將消息保存到消息存儲(chǔ)庫(kù)，后保存到消息同步庫(kù)。完成消息的持久化保存后，對(duì)于在線的接收方，會(huì)直接選擇在線推送。但在線推送并不是一個(gè)必須路徑，只是一個(gè)更優(yōu)的消息傳遞路徑。對(duì)于在線推送失敗或者離線的接收方，會(huì)有另外一個(gè)統(tǒng)一的消息同步方式。接收方會(huì)主動(dòng)的向服務(wù)端拉取所有未同步消息，但接收方何時(shí)來同步以及會(huì)在哪些端來同步消息對(duì)服務(wù)端來說是未知的，所以要求服務(wù)端必須保存所有需要同步到接收方的消息，這是消息同步庫(kù)的主要作用。對(duì)于新的同步設(shè)備，會(huì)有消息漫游的需求，這是消息存儲(chǔ)庫(kù)的主要作用，在消息存儲(chǔ)庫(kù)中，可以拉取任意會(huì)話的全量歷史消息。

以上是傳統(tǒng)架構(gòu)和現(xiàn)代架構(gòu)的一個(gè)簡(jiǎn)單的對(duì)比，現(xiàn)代架構(gòu)上整個(gè)消息的同步和存儲(chǔ)流程，并沒有變復(fù)雜太多，但是其能實(shí)現(xiàn)多端同步以及消息漫游?，F(xiàn)代架構(gòu)中最核心的就是兩個(gè)消息庫(kù)『消息同步庫(kù)』和『消息存儲(chǔ)庫(kù)』，是消息同步和存儲(chǔ)最核心的基礎(chǔ)。

我們看看Timeline模型是怎么樣的？

如圖是Timeline模型的一個(gè)抽象表述，Timeline可以簡(jiǎn)單理解為是一個(gè)消息隊(duì)列，但這個(gè)消息隊(duì)列有如下特性：

• 每個(gè)消息擁有一個(gè)順序ID（SeqId），在隊(duì)列后面的消息的SeqId一定比前面的消息的SeqId大，也就是保證SeqId一定是增長(zhǎng)的，但是不要求嚴(yán)格遞增。

• 新的消息永遠(yuǎn)在尾部添加，保證新的消息的SeqId永遠(yuǎn)比已經(jīng)存在隊(duì)列中的消息都大。

• 可根據(jù)SeqId隨機(jī)定位到具體的某條消息進(jìn)行讀取，也可以任意讀取某個(gè)給定范圍內(nèi)的所有消息。

有了這些特性后，消息的同步可以拿Timeline來很簡(jiǎn)單的實(shí)現(xiàn)。圖中的例子中，消息發(fā)送方是A，消息接收方是B，同時(shí)B存在多個(gè)接收端，分別是B1、B2和B3。A向B發(fā)送消息，消息需要同步到B的多個(gè)端，待同步的消息通過一個(gè)Timeline來進(jìn)行交換。A向B發(fā)送的所有消息，都會(huì)保存在這個(gè)Timeline中，B的每個(gè)接收端都是獨(dú)立的從這個(gè)Timeline中拉取消息。每個(gè)接收端同步完畢后，都會(huì)在本地記錄下最新同步到的消息的SeqId，即最新的一個(gè)位點(diǎn)，作為下次消息同步的起始位點(diǎn)。服務(wù)端不會(huì)保存各個(gè)端的同步狀態(tài)（我認(rèn)為服務(wù)端也可以記錄各端的同步點(diǎn)位），各個(gè)端均可以在任意時(shí)間從任意點(diǎn)開始拉取消息。

看完TimeLine模型，我存在過困擾。既有推送又有拉取，客戶端怎么確定同步點(diǎn)位究竟在哪里呢？尤其是用戶打開軟件，拉取同步過程中有新消息到了怎么辦？

這里要感謝彬哥（LinkedIn的大牛）提示，他說他們的消息都是拉取的。既然消息是拉取的，那推送的又是什么呢？

仔細(xì)看現(xiàn)代架構(gòu)的圖，第3步寫的是“推送通知”。推送的是有新消息的提示信息，客戶端收到這個(gè)通知就拉取同步消息，客戶端和服務(wù)端各自維護(hù)這個(gè)端的同步點(diǎn)位（為了節(jié)省網(wǎng)絡(luò)交互，客戶端拉取同步消息后，不需要向服務(wù)端確認(rèn)，因此客戶端和服務(wù)端維護(hù)的同步點(diǎn)位不完全一致，但是不影響業(yè)務(wù)邏輯，這個(gè)細(xì)節(jié)后續(xù)單獨(dú)寫文章介紹）。由于只存在拉取消息，同步點(diǎn)位的維護(hù)就變得很簡(jiǎn)單了，客戶端保存拉取到的最新消息的ID（SeqId）即可。

至此，支持多端的消息同步模型已經(jīng)成型。

那么這個(gè)方案還有沒有優(yōu)化空間呢？

這個(gè)方式跟我們現(xiàn)在的方式相比增加了網(wǎng)絡(luò)交互次數(shù)，有沒有辦法能夠節(jié)省網(wǎng)絡(luò)開銷，有享受TimeLine模型對(duì)多端友好的支持呢？

看過一篇文章介紹微信為每個(gè)用戶的消息ID進(jìn)行了嚴(yán)格遞增編號(hào)，也就是為每個(gè)用戶的TimeLine模型的消息進(jìn)行了嚴(yán)格遞增的編號(hào)。既該用戶第一條消息序號(hào)為1，第二條為2以此類推。

這樣一個(gè)編號(hào)服務(wù)，開發(fā)成本還是比較高的，那微信為什么要做呢？我現(xiàn)在認(rèn)為其中一個(gè)原因是為了減少網(wǎng)絡(luò)交互。采用推通知，再拉取同步消息的方式，畢竟要多一次網(wǎng)絡(luò)交互。如果消息嚴(yán)格編號(hào)，可以將傳統(tǒng)的推消息和新的推通知的方式結(jié)合起來。推往客戶端的消息帶有嚴(yán)格遞增的消息ID，客戶端可以根據(jù)消息ID計(jì)算出是否需要拉取同步消息（如果推過來的消息ID只比客戶端大的消息ID大1，則沒有必要拉取同步消息）。 

實(shí)施層面同樣存在不少挑戰(zhàn)，難點(diǎn)是如何將邏輯模型映射到物理模型或具體中間件，細(xì)節(jié)后續(xù)再介紹。

名稱欄目：基于TimeLine模型的消息同步機(jī)制-創(chuàng)新互聯(lián)
文章網(wǎng)址：http://www.muchs.cn/article18/ipgdp.html

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