即时通讯开发如何构建一套移动端消息推送系统

消息推送作为移动端 APP 运营中的一项关键技术,已经被越来越广泛的运用。

本文追溯了推送技术的发展历史,剖析了其核心原理,并对推送服务的关键技术进行深入剖析,围绕消息推送时产生的服务不稳定性,消息丢失、延迟,接入复杂性,统计缺失等问题,提供了一整套平台级的高可用消息推送解决方案。实践中,借助于该平台,不仅能提能显著提高消息到达率,还能提高研发效率,并道出了移动开发基础设施的平台化架构思路。

消息推送基础知识

移动互联网蓬勃发展的今天,大部分手机 APP 都提供了消息推送功能,如新闻客户端的热点新闻推荐,IM 工具的聊天消息提醒,电商产品促销信息,企业应用的通知和审批流程等等。推送对于提高产品活跃度、提高功能模块使用率、提升用户粘性、提升用户留存率起到了重要作用,作为 APP 运营中一个关键的免费渠道,对消息推送的合理运用能有效促进目标的实现。

推送最早诞生于 Email 中,用于提醒新的消息,而移动互联网时代则更多的运用在了移动客户端程序。要获取服务器的数据,通常有两种方式:第一种是客户端 PULL(拉)方式,即每隔一段时间去服务器获取是否有数据;第二种是服务端 PUSH(推)方式,服务器在有数据的时候主动发给客户端。

很显然,PULL 方案优点是简单但是实时性较差,我们也可以通过提高查询频率来提高实时性,但这又会造电量、流量的消耗过高,反之 PUSH 方案基于 TCP 长连接方式实现,消息实时性好,但是由于要保持 APP 客户端和服务端的长连接心跳,也会带来额外的电量和流量消耗。因此在整体架构设计中需要折中平衡,目前主流的推送实现方式都是基于 PUSH 的方案。

移动端消息推送的三种典型实现方式

目前移动推送技术实现方式主要有以下三种:

    轮询方式(PULL):
    客户端和服务器定期的建立连接,通过消息队列等方式来查询是否有新的消息,需要控制连接和查询的频率,频率不能过慢或过快,过慢会导致部分消息更新不及时,过快会消耗更多的资源(流量、电量等),对用户体验有较大伤害。即时通讯聊天软件app开发可以加蔚可云咨询
    短信推送方式(SMS PUSH):
    通过短信发送推送消息,并在客户端植入短信拦截模块(主要针对 Android 平台),可以实现对短信进行拦截并提取其中的内容转发给 App 应用处理,这个方案借助于运营商的短消息,能够保证最好的实时性和到达率,但此方案对于成本要求较高,开发者需要为每一条 SMS 支付费用。
    长连接方式(PUSH):
    移动 Push 推送基于 TCP 长连接实现, 客户端主动和服务器建立 TCP 长连接之后, 客户端定期向服务器发送心跳包用于保持连接, 有消息的时候, 服务器直接通过这个已经建立好的 TCP 连接通知客户端。尽管长连接也会造成一定的开销,对于轮询和 SMS 方案的硬伤来说,目前已经是最优的方式,而且通过良好的设计,可以将损耗降至最低。不过,随着客户端数量和消息并发量的上升,对于消息服务器的性能和稳定性要求提出了非常大的考验。因此,就难度而言,此方式代价最高。

要构建真正可用的移动端推送系统还存在的问题

无论是第三方推送服务,还是自建推送服务,在实际的使用过程中,发现都存在以下问题:

    应用服务端与推送服务强耦合。当推送服务不可用时,造成整个业务系统无法推送,甚无法正常工作。
    缺乏 ACK 机制。推送的过程是异步的,从应用服务端发送到推送服务时,可以得知发送是否成功,但是从第三方推送服务下发到 APP 时,无法得知客户端是否接收到。iOS 平台中,从推送服务发送到苹果 APNs 服务时,同样无法确定 APNs 是否收到。同时,第三方推送服务通常使用共享的推送通道,受其他推送方的影响,可能造成消息的延迟和丢失。
    服务会被杀死。尤其在 Android 平台上,后台推送 service 会被各种主动或者被动原因 kill 掉,导致消息丢失。
    缺乏消息的持久化。对于推送服务而言,消息推送是来一条推一条,无法追溯历史消息和消息状态。
    缺乏重传机制。整个推送过程涉及多个环节,当其中某个环节出现问题,造成客户端接收不到推送的消息时,就导致消息丢失,再无法接收到。
    客户端接入逻辑复杂。每接入一个新的 APP,都要进行重复的接入工作,接入逻辑完全一致,代码无法复用,需要在不同项目中拷贝。
    客户端与推送服务的 SDK 强耦合。客户端使用推送服务的接口,而各推送服务提供的接口不统一,如果需要替换推送服务,那么接入部分代码需完全重写。
    缺乏数据监控和统计。每个应用每天推送了多少消息,成功到达 app 多少,失败多少,目前均没有统计。

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