前面兩篇講即時通訊核心技術的文章

《微信為什么不丟消息?》

《http如何像tcp一樣實時的收消息?》

反饋還可以，故繼續(xù)即時通訊這一個系列吧，今天聊聊即時通訊中的“狀態(tài)”。

需求緣起

“在線狀態(tài)一致性”(好友在線狀態(tài)，群友在線狀態(tài))是即時通訊領域較難解決的一個技術問題，如何精準實時的獲得好友、群友的在線狀態(tài)，是今天將要探討的話題。

好友狀態(tài)一致性

問題一：用戶uid-A登錄時，如何獲取自己全部好友的在線狀態(tài)?

回答：

(1)服務器要存儲所有用戶的在線狀態(tài)(往往存儲在保證高可用的緩存集群里) -> 保證狀態(tài)可查

(2)用戶狀態(tài)實時變更，任何用戶登錄時，需要將服務端自己的在線狀態(tài)置為online;任何用戶登出時，需要將服務端自己的狀態(tài)置為offline -> 保證服務端狀態(tài)存儲的一致性與實時性

(3)uid-A登錄時，先去數(shù)據(jù)庫拉取自己的好友列表，再去緩存獲取所有好友的在線狀態(tài) -> 保證登錄時好友狀態(tài)獲取的一致性與實時性

問題二：用戶uid-A的好友uid-B狀態(tài)改變時(由登錄、登出、隱身等動作觸發(fā))，uid-A如何知道這一事件?

方案一：uid-A向服務器輪詢拉取uid-B(其實是自己的全部好友)的狀態(tài)，例如每1分鐘一次

缺點：

(1)如果uid-B的狀態(tài)改變，uid-A獲取不實時，可能有1分鐘時延

(2)如果uid-B的狀態(tài)不改變，uid-A會有大量無效的輪詢請求，占用服務器資源

方案二：uid-B狀態(tài)改變時(由登錄、登出、隱身等動作觸發(fā))，服務器不僅在緩存中修改uid-B的狀態(tài)，還要將這個狀體改變的通知推送給uid-B的在線反向好友(反向好友是指：加了uid-B為好友的人，而不是uid-B的好友，這個細節(jié)要注意)

優(yōu)點：

(1)實時

缺點：

(2)當在線好友量很大時，任何一個用戶狀態(tài)的改變，會擴散成N個實時通知，這個N叫做“消息風暴擴散系數(shù)”。

假設一個im系統(tǒng)平均每個用戶有200個反向好友，平均有20%的反向好友在線，那么消息風暴擴散系數(shù)N=40，這意味著，任何一個狀態(tài)的變化會變成40個推送請求。

群友狀態(tài)一致性

問題三：群友狀態(tài)一致性有什么不同，和好友狀態(tài)一致性相比復雜在哪里?為什么不能采用實時推送?

回答：理論上群友狀態(tài)也可以通過實時推送的方式實現(xiàn)，以保證實時性。但實際上，群友狀態(tài)一般都是采用拉取的方式獲得，因為群友狀態(tài)“消息風暴擴散系數(shù)”N實在太大，全部實時獲取系統(tǒng)往往承受不了。

假設平均每個用戶加了20個群，平均每個群有200個用戶，依然假設20%的用戶在線，那么為了保證群友狀態(tài)的實時性，每個用戶登錄，就要將自己的狀態(tài)改變通知發(fā)送給20*200*20%=800個群友，N=800，意味著，任何一個狀態(tài)的變化會變成800個推送請求。

XXX系統(tǒng)使用的是群友狀態(tài)推送，不存在的這樣的問題?那很可能是，XXX系統(tǒng)的用戶量和活躍度還不夠高吧。

問題四：輪詢拉取群友狀態(tài)也會給服務器帶來過大的壓力，還有什么優(yōu)化方式?

回答：群友的數(shù)據(jù)量太大，雖然每個用戶平均加入了20個群，但實際上并不會每次登錄都進入每一個群。不采用輪詢拉取，而采用按需拉取，延時拉取的方式，在真正進入一個群時才實時拉取群友的在線狀態(tài)，是既能滿足用戶需求(用戶感覺是狀態(tài)是實時、一致的，但其實是進入群才拉取的)，又能降低服務器壓力。這是一種常見方法。

關于更多按需拉取，延時拉取的討論，可移步《微信為啥這么省流量》。

延伸討論：系統(tǒng)消息/開屏廣告的推送與拉取

問題五：系統(tǒng)消息/開屏廣告一般采用推送還是拉取?

回答：不考慮APP端的push(APP端的push，不需要啟動APP，不依賴client與server之間的TCP長連接)，個人強烈建議系統(tǒng)消息/開屏廣告這類消息采用“拉取”的方式，原因是：

1. 這類業(yè)務對消息的實時性往往要求不高
2. 如果集中推送，“消息風暴擴散系數(shù)”過大，容易引發(fā)系統(tǒng)抖動;而拉取的方式，可以攤平這個抖動，用戶登錄時均勻的發(fā)起請求
3. 如果集中推送，往往不在意用戶是否“在線”，往往會造成大量離線垃圾消息;而拉取的方式，保證只有在線的用戶才會收到請求
4. …

有不同的建議，歡迎評論討論。

總結與建議

狀態(tài)的實時性與一致性是一個較難解決的技術問題，不同的業(yè)務接受度，不同的數(shù)據(jù)量并發(fā)量在線量，實現(xiàn)方式不同，個人建議的方式是：

1. 好友狀態(tài)，如果對實時性要求較高，可以采用推送的方式同步;如果實時性要求不高，可以采用輪詢拉取的方式同步
2. 群友的狀態(tài)，由于消息風暴擴散系數(shù)過大，可以采用按需拉取，延時拉取的方式同步
3. 系統(tǒng)消息/開屏廣告等對實時性要求不高的業(yè)務，可以采用拉取的方式獲取消息
4. “消息風暴擴散系數(shù)”是指一個消息發(fā)出時，變成N個消息的擴散系數(shù)，這個系數(shù)與業(yè)務及數(shù)據(jù)相關，一定程度上它的大小決定了技術采用推送還是拉取

文章轉載自微信公眾號“架構師之路“