从零开始开发IM（即时通讯）服务端
好消息：IM1.0.0版本已经上线啦，支持特性：
- 私聊发送文本/文件
- 已发送/已送达/已读回执
- 支持使用ldap登录
- 支持接入外部的登录认证系统
- 提供客户端jar包，方便客户端开发
github链接： https://github.com/yuanrw/IM
前言
首先讲讲IM（即时通讯）技术可以用来做什么：
聊天：qq、微信
直播：斗鱼直播、抖音
实时位置共享、游戏多人互动等等
可以说几乎所有高实时性的应用场景都需要用到IM技术。
本篇将带大家从零开始搭建一个轻量级的IM服务端，麻雀虽小，五脏俱全，我们搭建的IM服务端实现以下功能：
- 一对一的文本消息、文件消息通信
- 每个消息有“已发送”/“已送达”/“已读”回执
- 存储离线消息
- 支持用户登录，好友关系等基本功能。
- 能够方便地水平扩展
通过这个项目能学到什么？
这个项目涵盖了很多后端必备知识：
- rpc通信
- 数据库
- 缓存
- 消息队列
- 分布式、高并发的架构设计
- docker部署
消息通信
文本消息
我们先从最简单的特性开始实现：一个普通消息的发送
消息格式如下：
message ChatMsg{
id = 1;
//消息id
fromId = Alice
//发送者userId
destId = Bob
//接收者userId
msgBody = hello
//消息体
}
如上图，我们现在有两个用户：Alice和Bob连接到了服务器，当Alice发送消息message(hello)给Bob，服务端接收到消息，根据消息的destId进行转发，转发给Bob。
发送回执
那我们要怎么来实现回执的发送呢？
我们定义一种回执数据格式ACK，MsgType有三种，分别是sent（已发送）,delivered（已送达）, read（已读）：
message AckMsg {
id;
//消息id
fromId;
//发送者id
destId;
//接收者id
msgType;
//消息类型
ackMsgId;
//确认的消息id
}
enum MsgType {
DELIVERED;
READ;
}当服务端接受到Alice发来的消息时：
- 向Alice发送一个
sent(hello)表示消息已经被发送到服务器。
message AckMsg {
id = 2;
fromId = Alice;
destId = Bob;
msgType = SENT;
ackMsgId = 1;
}- 服务器把
hello转发给Bob后，立刻向Alice发送delivered(hello)表示消息已经发送给Bob。
message AckMsg {
id = 3;
fromId = Bob;
destId = Alice;
msgType = DELIVERED;
ackMsgId = 1;
}- Bob阅读消息后，客户端向服务器发送
read(hello)表示消息已读
message AckMsg {
id = 4;
fromId = Bob;
destId = Alice;
msgType = READ;
ackMsgId = 1;
}这个消息会像一个普通聊天消息一样被服务器处理，最终发送给Alice。
在服务器这里不区分ChatMsg和AckMsg，处理过程都是一样的：解析消息的destId并进行转发。
水平扩展
当用户量越来越大，必然需要增加服务器的数量，用户的连接被分散在不同的机器上。此时，就需要存储用户连接在哪台机器上。
我们引入一个新的模块来管理用户的连接信息。
管理用户状态
模块叫做user status，共有三个接口：
public interface UserStatusService {
/**
* 用户上线，存储userId与机器id的关系
*
* @param userId
* @param connectorId
* @return 如果当前用户在线，则返回他连接的机器id，否则返回null
*/
String online(String userId, String connectorId);
/**
* 用户下线
*
* @param userId
*/
void offline(String userId);
/**
* 通过用户id查找他当前连接的机器id
*
* @param userId
* @return
*/
String getConnectorId(String userId);
}
这样我们就能够对用户连接状态进行管理了，具体的实现应考虑服务的用户量、期望性能等进行实现。
此处我们使用redis来实现，将userId和connectorId的关系以key-value的形式存储。
消息转发
除此之外，还需要一个模块在不同的机器上转发消息，如下结构：
此时我们的服务被拆分成了connector和transfer两个模块，connector模块用于维持用户的长链接，而transfer的作用是将消息在多个connector之间转发。
现在Alice和Bob连接到了两台connector上，那么消息要如何传递呢？
- Alice上线，连接到
机器[1]上时- 将Alice和它的连接存入内存中。
- 调用
user status的online方法记录Alice上线。
- Alice发送了一条消息给Bob
机器[1]收到消息后，解析destId，在内存中查找是否有Bob。- 如果没有，代表Bob未连接到这台机器，则转发给
transfer。
transfer调用user status的getConnectorId(Bob)方法找到Bob所连接的connector，返回机器[2]，则转发给机器[2]。
流程图：
总结：
- 引入
user status模块管理用户连接，transfer模块在不同的机器之间转发，使服务可以水平扩展。 - 为了满足实时转发，
transfer需要和每台connector机器都保持长链接。
离线消息
如果用户当前不在线，就必须把消息持久化下来，等待用户下次上线再推送，这里使用mysql存储离线消息。
为了方便地水平扩展，我们使用消息队列进行解耦。
transfer接收到消息后如果发现用户不在线，就发送给消息队列入库。- 用户登录时，服务器从库里拉取离线消息进行推送。
用户登录、好友关系
用户的注册登录、账户管理、好友关系链等功能更适合使用http协议，因此我们将这个模块做成一个restful服务，对外暴露http接口供客户端调用。
至此服务端的基本架构就完成了：
总结
以上就是这篇博客的所有内容，本篇帮大家构建了IM服务端的架构，但还有很多细节需要我们去思考，例如：
- 如何保证消息的顺序和唯一
- 多个设备在线如何保证消息一致性
- 如何处理消息发送失败
- 消息的安全性
- 如果要存储聊天记录要怎么做
- 数据库分表分库
- 服务高可用
……
更多细节实现就留到下一篇啦～
IM1.0.0版本已上线，github链接：
https://github.com/yuanrw/IM
