本文主要介绍APP功能中的IM模块的设计方案
1 设计原则
- 合适原则——合适优于业界领先
- 简单原则——简单优于复杂
- 演化原则——演化优于一步到位
架构设计的目的在于解决系统复杂度问题，真正优秀的架构都是企业当前人力、条件、业务等各种约束下设计出来的，能够合理地将资源整合在一起并发挥出最大功效、并且能够快速落地。
2 系统复杂度分析
2.1 优先重点考虑
- 高性能
消息尽量低延迟 - 成本
人力，服务器资源有限，需要做到相比之前使用付费环信更节约成本
2.2 相对重点考虑
- 高可用
因为IM不是非常关键功能，只是APP的附属功能，目前阶段可暂时不考虑故障自动恢复，先采用故障手工恢复 - 可扩展性
功能相对固定，后期功能扩展较少 - 规模
使用该功能的用户规模短期不会爆炸增长
2.3 其他
- 旧APP版本兼容
旧版本基于环信SDK，需要支持有环信和无环信用户互聊 - 消息的有序性
- 消息已读未读状态更新
3 设计备选方案
3.1 通信方案
- 方案1：个推+http接口方案
- 方案图
优点
技术成熟，基于现有技术，不用额外引入新技术缺点
用户发消息频繁建立连接，服务器压力较大
消息时延较大，个推推送消息时延较大，存在丢消息的可能性-
方案2：TCP长连接方案
- 方案图
优点
消息实时性较好
基于单条长连接，消息乱序的可能性较小缺点
客户端和服务端需要学习使用新的技术方案维持长连接
增加新的机器成本
3.2 存储方案
方案1： 聊天记录服务端存储
- 优点
支持聊天记录漫游 - 缺点
增加服务器成本
增加服务端开发成本
增加客户端，服务端接口对接
方案2： 聊天记录客户端存储
- 优点
节省存储成本 - 缺点
聊天记录不支持漫游，增加客户端开发成本
具体存储设计如下：
自研IM系统存储设计
4 方案评估和选择
基于成本和快速开发的考虑，选择个推+http接口方案，聊天消息保存服务端
5 关键难点解决方案
字段名定义
clientMsgId 消息的客户端UUID，不重复，由客户端生成
serverMsgId 消息的服务端ID，不重复，由服务端递增规则生成，
msgIsResend 消息是否是重发消息，1-是，0-否
hasMsgToReceive 是否有消息待接收，1-是，0-否
msgAccept 消息是否成功被服务端接收，1-是，0-否
5.1 APP新旧版本兼容
问题
旧版本APP使用环信通信，新版本使用自研IM通信，需要做到兼容使得新旧版本客户端可以互聊解决
新版APP做兼容，可以兼容收环信消息，发环信消息，根据新版本发消息时，根据接收方用户的版本号，判断发环信消息，还是发自研IM消息
5.2 发送消息与接收到的消息乱序问题
问题
用户发送消息的前，有可能有其他旧的未读消息未到达，
消息发出去后，未读消息才到达，导致聊天界面展示消息乱序。解决
采用客户端存储聊天记录的方案，发送消息的同时获取未读消息，再一并展示给用户看
5.3 消息发送传输失败重发问题
问题
消息已经发送给服务端，服务端处理成功并返回，但是因为网络问题返回失败，客户端重发消息，导致服务端消息重发解决
服务端基于客户端上报的消息的clientMsgId，msgIsResend，进行消息重复校验，如果消息已发的是重复消息，不再重复发送
5.4 发消息时拉取消息消息包过大问题
- 问题
客户端在发消息时服务端一并返回未收消息，假定每次限定最多返回1000条消息，当服务端积压超过1000条消息，消息无法一次返回
- 解决
客户端获取消息的有序性
在一个聊天对话中，客户端本地已有消息的时间戳(服务端创建)，总是处于服务端的所有待收消息的时间戳的过去时间。
下图只有A情况满足有序性条件
实际使用上，积压大量消息未接收发生的概率极小，初步解决如下
- 服务端返回消息报文中带一个字段，hasMsgToReceive，代表是否有消息待接收
- 当未收过多未能一次返回，需要客户端再请求一次才能全部返回，hasMsgToReceive=1，msgAccept =0
- 已经全部返回，hasMsgToReceive=0，msgAccept =1
- 为了保证客户端获取消息的有序性，当服务端消息未能正常一次返回，服务端不发送本条消息，需要客户端再次重发消息
5.5 拉取未读消息传输失败问题
问题
APP拉取未读消息时，服务端成功处理并返回消息，在消息网络传输到达到达APP之前，网络中断，消息传输失败，导致丢消息。解决
拉取消息时请求参数待最新已收消息ID(serverMsgId)，服务端根据这个ID获取未读消息和删除历史已读消息
6 其他待解决问题
6.1 敏感内容，信息过滤监控
目前阶段暂时不做
6.2 消息“已读”、“未读”的标记展示
目前阶段暂时不做
6.3 客户端删除聊天消息
目前阶段暂时不做
参考
基于netty的异步非阻塞实时聊天(IM)服务器——github
