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群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

群聊是多人社交的基本訴求,一個群友在群内發了一條消息,期望做到:

(1)線上的群友能第一時間收到消息;

(2)離線的群友能在登陸後收到消息;

群消息的實時性、可達性、離線消息的複雜度,要遠高于單對單消息。

常見的群消息流程如何?

群業務的核心資料結構有兩個。

群成員表:

t_group_users(group_id, user_id)

畫外音:用來描述一個群裡有多少成員。

群離線消息表:

t_offine_msgs(user_id, group_id, sender_id,time, msg_id, msg_detail)

畫外音:用來描述一個群成員的離線消息。 

業務場景舉例:

(1)假設一個群中有x,A,B,C,D共5個成員,成員x發了一個消息;

(2)成員A與B線上,期望實時收到消息;

(3)成員C與D離線,期望未來拉取到離線消息;

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

典型群消息投遞流程,如圖步驟1-4所述:

步驟1:群消息發送者x向server發出群消息;

步驟2:server去db中查詢群中有多少使用者(x,A,B,C,D);

步驟3:server去cache中查詢這些使用者的線上狀态;

步驟4:對于群中線上的使用者A與B,群消息server進行實時推送;

步驟5:對于群中離線的使用者C與D,群消息server進行離線存儲;

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

典型的群離線消息拉取流程,如圖步驟1-3所述:

步驟1:離線消息拉取者C向server拉取群離線消息;

步驟2:server從db中拉取離線消息并傳回群使用者C;

步驟3:server從db中删除群使用者C的群離線消息;

那麼,問題來了!對于同一份群消息的内容,多個離線使用者似乎要存儲很多份。假設群中有200個使用者離線,離線消息則備援了200份,這極大的增加了資料庫的存儲壓力。

如何優化,減少消息備援量?

為了減少離線消息的備援度,增加一個群消息表,用來存儲所有群消息的内容,離線消息表隻存儲使用者的群離線消息msg_id,就能大大的降低資料庫的備援存儲量。

群消息表:

t_group_msgs(group_id, sender_id, time,msg_id, msg_detail)

畫外音:用來存儲一個群中所有的消息内容。

群離線消息表,需要進行優化:

t_offine_msgs(user_id, group_id, msg_id)

畫外音:優化後隻存儲msg_id。

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

這樣優化後,群線上消息發送就做了一些修改:

步驟3:每次發送線上群消息之前,要先存儲群消息的内容;

步驟6:每次存儲離線消息時,隻存儲msg_id,而不用為每個使用者存儲msg_detail;

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

拉取離線消息時也做了響應的修改:

步驟1:先拉取所有的離線消息msg_id;

步驟3:再根據msg_id拉取msg_detail;

步驟5:删除離線msg_id;

優化後的流程,能保證消息的可達性麼?例如:

(1)線上消息的投遞可能出現消息丢失,例如伺服器重新開機,路由器丢包,用戶端crash;

(2)離線消息的拉取也可能出現消息丢失,原因同上;

畫外音:單對單消息的可靠投遞一樣,是通過加入應用層的ACK實作的,群消息呢?

群消息,如何通過應用層ACK,保證消息的可靠投遞?

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

應用層ACK優化後,群線上消息發送又發生了一些變化:

步驟3:在消息msg_detail存儲到群消息表後,不管使用者是否線上,都先将msg_id存儲到離線消息表裡;

步驟6:線上的使用者A和B收到群消息後,需要增加一個應用層ACK,來辨別消息到達;

步驟7:線上的使用者A和B在應用層ACK後,将他們的離線消息msg_id删除掉;

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

對應到群離線消息的拉取也一樣:

步驟1:先拉取msg_id;

步驟3:再拉取msg_detail;

步驟5:最後應用層ACK;

步驟6:server收到應用層ACK才能删除離線消息表裡的msg_id;

如果拉取了消息,卻沒來得及應用層ACK,會收到重複的消息麼?

似乎會,但可以在用戶端去重,對于重複的msg_id,對使用者不展現,進而不影響使用者體驗。

對于離線的每一條消息,雖然隻存儲了msg_id,但是每個使用者的每一條離線消息都将在資料庫中儲存一條記錄,有沒有辦法減少離線消息的記錄數呢?

對于一個群使用者,在ta登出後的離線期間内,肯定是所有的群消息都沒有收到的,完全不用對所有的每一條離線消息存儲一個離線msg_id,而隻需要存儲最近一條拉取到的離線消息的time(或者msg_id),下次登入時拉取在那之後的所有群消息即可,而完全沒有必要存儲每個人未拉取到的離線消息msg_id。

群成員表,增加一個屬性:

t_group_users(group_id, user_id, last_ack_msg_id)

畫外音:用來描述一個群裡有多少成員,以及每個成員最後一條ack的群消息的msg_id(或者time)。

群消息表,不變:

畫外音:還是用來存儲一個群中所有的消息内容。

群離線消息表:不再需要。

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

離線消息表優化後,群線上消息的投遞流程:

步驟3:在消息msg_detail存儲到群消息表後,不再需要操作離線消息表(優化前需要将msg_id插入離線消息表);

步驟7:線上的使用者A和B在應用層ACK後,将last_ack_msg_id更新即可(優化前需要将msg_id從離線消息表删除);

群聊比單聊,為什麼複雜這麼多?

群離線消息的拉取流程也類似:

步驟1:拉取離線消息;

步驟3:ACK離線消息;

步驟4:更新last_ack_msg_id;

加入ACK機制,保證群消息的可靠投遞隻會,假設1個群有500個使用者,“每條”群消息都會變為500個應用層ACK,似乎會對伺服器造成巨大的沖擊。有沒有辦法減少ACK請求量呢?

批量ACK,是一種常見的,降低請求量的方式。

如果每條群消息都ACK,确實會給伺服器造成巨大的沖擊,為了減少ACK請求量,可以批量ACK,批量ACK的方式又有兩種方式:

(1)每收到N條群消息ACK一次,這樣請求量就降低為原來的1/N了;

(2)每隔時間間隔T進行一次群消息ACK,也能達到類似的效果;

批量ACK有可能導緻新的問題:如果還沒有來得及ACK群消息,使用者就退出了,這樣下次登入似乎會拉取到重複的離線消息,怎麼辦?

用戶端按照msg_id去重,不對使用者展現,就保證良好的使用者體驗。

群離線消息過多,拉取過慢,怎麼辦?

分頁拉取(按需拉取),細節就不再展開了,都是常見的優化方案。

總結

群消息還是非常有意思的,做個簡單總結:

(1)不管是群線上消息,還是群離線消息,應用層的ACK是可達性的保障;

(2)群消息隻存一份,不用為每個使用者存儲離線群msg_id,隻需存儲一個最近ack的群消息id/time;

(3)為了減少消息風暴,可以批量ACK;

(4)如果收到重複消息,需要msg_id去重,讓使用者無感覺;

(5)離線消息過多,可以分頁拉取(按需拉取)優化;

思路比結論重要,希望大家有收獲。

本文轉自“架構師之路”公衆号,58沈劍提供。