关于全球即时通讯系统架构的点滴思考

    全球化的IM系统，用户量大，并发访问高，这样的系统如何架构？笔者刚刚结束相关产品的研发工作，做点滴总结。

一、 全球IM系统的基本要求

    1 首先即时性要好，在海量用户高并发访问时，减少用户消息到达的延迟，要求服务端计算要快；

    2 高可用性和可靠性，在拥有如此海量用户的系统，势必采用集群化部署，机器故障发生率高，在机器发生故障时，要求仍可以正常提供服务；

    3 伸缩性好，在增加机器时，系统服务能力能得到线性增长；

    4 扩展性强，在增加功能需求或变动功能时，不会引起系统架构大的调整；

    5 安全性好，可以防止第三方冒名登录。

二、 机器全球化部署

    为了缩短客户端到服务端的通信距离，宜将服务器全球化部署，不如效仿谷歌云将计算中心部署在全球6个数据中心：亚洲东部、亚洲东北部、欧洲西部、美国中部、美国东部和美国西部。每个计算中心为所在区域的用户提供服务，所有的数据中心通过光纤连接，提供局域网的服务。

三、基本架构

    全球化IM系统架构包括几个部分：入口层、连接层、消息队列、协议层、微服务层。

    1 入口层：客户端连接服务端时，首先连接入口层，入口层提供两类服务：(1) 首先判断客户端IP是否在黑名单中，若是则拒绝为其提供入口；(2)然后根据IP所属区域为其提供所属区域的计算中心的连接层地址。

    2 连接层：全球6个计算中心分别部署一个连接层集群，集群中机器数量取决于用户的连接数量，每个集群分别提供负载均衡；连接层业务代码简单，写好之后，一般不改动；连接层主要的任务就是与客户端保持TCP长连接，把客户端发送的数据包向后转发；这样设计的目的是为了在后端业务升级变动时，对用户透明化。

    3 消息队列：消息队列在连接层的后面，暂时存放连接层接收到的数据包；消息队列的作用有两个：(1)应对访问高峰，防止对后端业务造成过高的负载；(2)实现异步方式，使连接层与后端业务解藕。

    4 协议层： 前端连接层基于TCP实现简单的数据包收发，该层结合业务实现自定义的应用层协议，将协议从业务代码中分离出来单独作为一个层实现，便于维护和性能调优，可以在很大程度上提高系统的可扩展性；该全球化的IM系统客户端除了PC还包括大量的移动设备，移动端在弱网络环境中；为了使消息能在弱网络环境中正常传输，必须设计可靠、高效、低带宽的协议，可靠是指消息可达、不丢包，高效是指弱网络环境下消息快速收发，低带宽是为了节省用户移动设备的流量。该全球IM系统采用基于版本号的消息传输协议。

    5 微服务层：微服务层以微服务的形式实现业务代码，与协议层通过RPC的方式进行调用。

四 总结

    1 所有层次的机器都是集群化部署，除了提高处理能力外，最重要的是为了容错处理，提高可靠性；

    2 IM系统通讯协议是重点，一个好的通讯协议可以简化系统设计，提高消息传输效率，节省资源；

    3 对于高并发的系统，推荐采用go语言实现，与C++语言相比， 可以极大降低开发者的心智负担。