Soul基础架构之从0开始自研IM(iOS端)

背景

Soul的核心业务就是在线聊天,私聊,群聊,聊天室,都需要文档的IM系统去支持。

很早之前使用的是三方IM,有很多不可控的缺点,这里就不一一例举。

而随着用户井喷式增长,极需自研一套稳定的,可控的,灵活的IM系统,以下以IOS客户端举例。

流程思考

接收IM时,我在思考,IM直观上就是我打字,然后给对方发消息。
1.比如一段文字”你好”这个字符串,通过业务端调用SDK的接口,传入到SDK里
2.而SDK做什么呢,第一步肯定先把这个字符封装成一个自定义的结构体model,可通过多种方式如json,probuffer等转化压缩成二进制数据对象data。
3.通过把data传递给socket接口,通过网络通道发送到对端。

  1. 建立长连接,可参考网络编程自己写或直接使用开源看GCDAsyncSocket。
    5.数据库系统存储此data。
    6.接收到此消息后,再反序列化,解析data,组装成业务可识别的model,上传至业务层使用

大致流程就是如此,那么所要做的第一步,就是搭建最底层 网络层,先搭建TCP连接

架构上分为4层:网络连接层、网络处理层、业务调度层、业务调用层

1.网络层

最底层,负责TCP连接,收发,二进制流封装成包,递交给上层数据解析层

网络协议选择用TCP协议,因为UDP是无连接不安全的,需要在上层做可靠到达安全机制,如超时重传,顺序重组等,实现繁杂技术成本高。

socket编程的大体流程是

1.创建一个socket套接字,指定协议 tpc udp和ipv4/ipv6

2.根据ip和端口解析地址清单。(getaddrinfo)

3.建立三路握手,获取一个稳定的tcp连接

4.基于这个连接,实现收发流接口。

因为客户端只需实现建立连接,也就是一个通道套接字,就是socketId,无需像服务端一样做accept做多路连接处理,所以实现较为简单。

具体想了解网络层编写步骤和具体需注意事项,可关注下面的连接:

Soul自研IM之网络层步骤梳理

Soul自研IM之网络层异常处理及注意事项

2.网络处理层

此层通过pb 反序列化二进制包,递交给上层,此层处理心跳,负责调度网络层各种网络异常,如重连,断连,异常信号等、提供数据收发中转功能。

在这一层处理网络异常重连、监听网络变化、心跳包计时器、网络IO接口。

这里是与socket通信层交流的唯一通道,任何其他层都不许与socket交互层有交互,使网络层整体隔离出业务之外。

这里推荐google开源框架protocol buffer,目前微信也开始采用。

protobuf优点
1、性能好/效率高
时间开销: protobuf在这个方面就进行了优化。可以使序列化和反序列化的时间开销都减短。
空间开销:也减少了很多
2、有代码生成机制
3、支持向后兼容和向前兼容

Soul基础服务之IM搭建分享-iOS端从0开始_1597741768294.jpg

3.业务调度层

再解耦纯粹的sdk也不可能完全脱离业务,所谓IM SDK 大多提供无非是.1v1 n v n 聊天室功能等。

此层,会初始化几个管理类,消息根据类型会传递到响应的管理类去处理,消息db存储也是在此层处理。

我们在网络处理层之上初始化一个消息调度管理器的模块,由他对消息进行分发,分发给各个子调度器进行具体处理:

私聊调度器:私聊消息分配给此管理器,由他处理私聊消息去重,收发,存数据库等。

再对数据进行包装,由统一接口传递到业务层

群聊调度器和聊天室调度器:和私聊类似,不同的是数据存储在不同的表,这个后面会详说。而且聊天室业务是不要历史记录。

所以聊天室调度器不需处理存储业务。

基础消息调度器:处理和业务无关的消息,比如用户登录鉴权,离线消息拉取,

根据拉取的字段判断是否拉取完历史消息,推送消息处理等。

这么做的目的是使私聊 群聊 等消息处理完全解耦,不同类型的消息由具体的相应的管理者去处理,彼此不影响

就算以后新起一个直播业务,只需新建一个直播调度管理器就可以了,之前的业务管理器不需要改变。

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数据存储

这里首推sqlite,可以选择开源框架FMDB,但纯用FMDB存在一些缺点:

1.无wal模式,想做高性能读写数据库,不开启wal模式肯定是不容许的,关于wal相关知识可查,网上一堆。

2.用一个串行队列去同步数据库的所有操作,这样做虽然解决了线程安全问题,但在多线程模式下浪费了sqlite的并发读写的优势。

而且擅自修改FMDB源码会引起一些不可控的问题,

当然用腾讯开源数据库WCDB性能非常棒棒哒,但考虑到万一以后IM toB的情况,并且早期导入时会和项目中一些已存在的数据库引起兼容问题,所以在此决定自己封装sqlite。

具体优化步骤请看链接:

Soul即时通讯之数据库优化

4. 业务调用层

此层封装给业务方调用的接口,业务方无需观察底层实现。
随着业务复杂度的增加,业务方可能会对IM提更多的需求,而频繁修改sdk底层明显不美好,这里我在sdk和业务层中间维护了一层业务缓冲层,缓冲层可以在不修改sdk底层的同时,为复杂业务添加各种逻辑处理函数和底层不方便提供的的接口。
如:
1.对取出的数据做不同业务的排序。
2.为数据库的每个会话根据不同业务添加不同标签
3.通过业务接口获取IMSDK所需的IP、端口等。

这样即使以后IM为不同产品做迁移,处理不同的业务,SDK底层是不需变化的,仅需要在缓冲层为不同业务添加不同的缓冲接口即可。
如图:

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IMSDK总流程图

如有疑问可下方留言:


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