本文由融云技术团队原创分享,原题“聊天室海量消息分发之消息丢弃策略”,内容有修订。
随着直播类应用的普及,尤其直播带货概念的风靡,大用户量的直播间场景已然常态化。
大用户量直播间中的实时互动是非常频繁的,具体体现在技术上就是各种用户聊天、弹幕、礼物、点赞、禁言、系统通知等实时消息(就像下图这样)。
▲ 某电商APP的卖货直播间
如此大量的实时消息,在分发时如何处理才能不至于把服务端搞垮,而到了客户端时也不至于让APP出现疯狂刷屏和卡顿(不至于影响用户体验),这显然需要特殊的技术手段和实现策略才能应对。
其实,直播间中的实时消息分发,在技术上是跟传统的在线聊天室这种概念是一样的,只是传统互联网时代,聊天室同时在线的用户量不会这么大而已,虽然量级不同,但技术模型是完全可以套用的。
本文将基于直播技术实践的背景,分享了单直播间百万用户在线量的实时消息分发的技术经验总结,希望带给你启发。
学习交流:
- 移动端IM开发入门文章:《新手入门一篇就够:从零开发移动端IM》 - 开源IM框架源码:https://github.com/JackJiang2011/MobileIMSDK
本文是系列文章中的第6篇:
我们以一个百万人观看的直播间为例进行分析,看看需要面临哪些技术挑战。
1)在直播中会有一波一波的消息高峰,比如直播中的“刷屏”消息,即大量用户在同一时段发送的海量实时消息,一般情况下此类“刷屏”消息的消息内容基本相同。如果将所有消息全部展示在客户端,则客户端很可能出现卡顿、消息延迟等问题,严重影响用户体验。
2)海量消息的情况下,如果服务端每条消息都长期存储将导致服务缓存使用量激增,使得内存、存储成为性能瓶颈。
3)在另外一些场景下,比如直播间的房间管理员进行操作后的通知消息或者系统通知,一般情况下这类消息是较为重要的,如何优先保障它的到达率。
基于这些挑战,我们的服务需要做一个基于业务场景的优化来应对。
我们的架构模型图如下:
如上图所示,下面将针对主要服务进行简要说明。
1)直播间服务:
主要作用是:缓存直播间的基本信息。包括用户列表、禁言/封禁关系、白名单用户等。
2)消息服务:
主要作用是:缓存本节点需要处理的用户关系信息、消息队列信息等。
具体说是以下两个主要事情。
直播间用户关系同步:
发送消息:
3)Zk(就是 Zookeeper 啦):
主要作用就是:将各服务实例均注册到 Zk,数据用于服务间流转时的落点计算。
具体就是:
4)Redis:
主要作为二级缓存,以及服务更新(重启)时内存数据的备份。
直播间服务的消息分发完整逻辑主要包括:消息分发流程和消息拉取流程。
如上图所示,我们的消息分发流程主要是以下几步:
另外,因为消息量过大,我们在在分发的过程中,是具有通知合并机制的,通知合并机制主要提现在上述步骤 3 中。
上述步骤3的通知合并机制原理如下:
通过通知合并机制,我们可以可保障下发线程一轮只会向同一用户发送一个通知拉取,即多个消息会合并为一个通知拉取,从面有效提升了服务端性能且降低了客户端与服务端的网络消耗。
PS:以上通知合并机制,在大消息量的情况下,非常适合使用Actor分布式算法来实现,有兴趣的同学可以进一步学习《分布式高并发下Actor模型如此优秀》、《分布式计算技术之Actor计算模式》。
如上图所示,我们的消息拉取流程主要是以下几步:
上述步骤 3 中拉取消息的具体逻辑如下图所示:
对于直播间中的用户来说,很多消息其实并没有太多实际意义,比如大量重复的刷屏消息和动态通知等等,为了提升用户体验,这类消息是可以有策略地进行丢弃的(这是跟IM中的实时聊天消息最大的不同,IM中是不允许丢消息的)。
PS:直播间中消息分发的丢弃策略,跟上节中的通知合并机制一起,使得直接间海量消息的稳定、流畅分发得以成为可能。
我们的丢弃策略主要由以下3部分组成:
如下图所示:
我们来逐个解释一下。
1)上行限速控制(丢弃)策略:
针对上行的限速控制,我们默认是 200 条/秒,根据业务需要可调整。达到限速后发送的消息将在直播间服务丢弃,不再向各消息服务节点同步。
2)下行限速控制(丢弃)策略:
针对下行的限速控制,即对消息环形队列(见“5.2 消息拉取流程”中的拉取消息详细逻辑图)长度的控制,达到最大值后最“老”的消息将被淘汰丢弃。
每次下发通知拉取后服务端将该用户标记为“拉取中”,用户实际拉取消息后移除该标记。
拉取中标记的作用:例如产生新消息时用户具有拉取中标记,如果距设置标记时间在 2 秒内则不会下发通知(降低客户端压力,丢弃通知未丢弃消息),超过 2 秒则继续下发通知(连续多次通知未拉取则触发用户踢出策略,不在此赘述)。
因此消息是否被丢弃取决于客户端拉取速度(受客户端性能、网络影响),客户端及时拉取消息则没有被丢弃的消息。
3)重要消息防丢弃策略:
如前文所述:在直播间场景下对某些消息应具有较高优先级,不应丢弃。
例如:直播间的房间管理员进行操作后的通知消息或者系统通知。
针对此场景:我们设置了消息白名单、消息优先级的概念,保障不丢弃。如本节开始的图所示,消息环形队列可以为多个,与普通直播间消息分开则保障了重要消息不丢弃。
通过上述“1)上行限速控制(丢弃)策略”和“下行限速控制(丢弃)策略”保障了:
随着移动互联网的发展,直播间的实时消息业务模型和压力也在不停地扩展变化,后续可能还会遇到更多的挑战,我们的服务会与时俱进、跟进更优的方案策略进行应对。(本文已同步发布于:http://www.52im.net/thread-3799-1-1.html)
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