Go 实现 WebSocket 消息推送服务

最近入门 Go 语言，学习小鱼儿《GO 实现千万级 WebSocket 消息推送服务之弹幕推送》，实践并记录形成此文。

1. 弹幕系统复杂度

1 个直播间

在线人数：100 万

发送弹幕：1000 条/秒

推送频率：100 万 * 1000 条/秒 = 10 亿条/秒

N 个直播间

推送频率：N * 10 亿条/秒

挑战

天然大数据量，服务性能要求高。

2. 模式选择

拉模式

客户端 http 请求，服务端 http 响应。

优点：

逻辑相对简单。

缺点：

数据更新频率低时，请求无效率高。

在线用户多时，服务端负载高。

定时拉取不能满足时效性要求。

服务端无法主动推送消息。

推模式

服务端主动推送数据。

优点：

有数据才推送，不做无用功。

有更新就推送，不耽误时间。

服务端可以主动推送消息。

缺点：

逻辑稍显复杂。

需要维护大量在线长连接。

协议选择

基于 WebSocket 的消息推送。WebSocket 是基于 TCP 的一种新的网络协议，实现了浏览器和服务器之间的全双工通信，允许服务器主动发送信息给客户端。WebSocket 与 HTTP 不同，但包含 HTTP 协议，简单来说，WebSocket 通过 HTTP 三次握手建立连接，随后即升级为 WebSocket 专属的协议部分。WebSocket 通信流程：

优点：

持久化协议，节约资源，HTTP 是非持久协议。

服务器主动发消息。

缺点：

不支持低版本 IE。

3. 语言选择

NodeJS 缺点：单线程模型，推送能力有限。

C/C++ 缺点：WebSocket 实现成本高，轮子少。

Go 优点：多线程，天生支持高并发；自带轮子，WebSocket 标准库。

4. Show Code

本次学习通过客户端（小程序）+ 服务端（Go）进行代码实践，文中只展示部分代码，全部代码后面会给出 GitHub 项目地址。

简单 HTTP 服务

服务端（Go）

客户端（浏览器）

升级 WebSocket 服务

服务端（Go）

客户端（小程序）

交互展示

封装 WebSocket 服务

服务端（Go）

客户端（小程序）

交互展示

5. 技术难点

内核瓶颈

linux 内核发送 TCP 极限包频 $\approx$ 100 万/秒

锁瓶颈

维护在线用户连接字典，遍历推送消息时，可能遇到用户上下线修改字典，要加锁

CPU 瓶颈

json 格式通信要编码，耗时长

6. 优化方案

消息合并推送，多化少，优化内核瓶颈

用户分散存储，大化小，优化锁瓶颈

json 编码提前做，后提前，优化 CPU 瓶颈

7. 单机框架

8. 项目地址

Go 服务端：https://github.com/zlpk/Go_WebSocketStudy.git

小程序客户端：https://github.com/zlpk/MiniApp_WebSocketStudy.git