群聊比单聊，凭什么复杂这么多？

Posted 2022-11-21 58沈剑

群聊是多人社交的基本诉求，一个群友在群内发了一条消息，期望做到：

(1)在线的群友能第一时间收到消息；

(2)离线的群友能在登陆后收到消息；

群消息的实时性、可达性、离线消息的复杂度，要远高于单对单消息。

常见的群消息流程如何？

群业务的核心数据结构有两个。

群成员表：

t_group_users(group_id, user_id)

画外音：用来描述一个群里有多少成员。

群离线消息表：

t_offine_msgs(user_id, group_id, sender_id,time, msg_id, msg_detail)

画外音：用来描述一个群成员的离线消息。 

业务场景举例：

(1)假设一个群中有x,A,B,C,D共5个成员，成员x发了一个消息；

(2)成员A与B在线，期望实时收到消息；

(3)成员C与D离线，期望未来拉取到离线消息；

典型群消息投递流程，如图步骤1-4所述：

步骤1：群消息发送者x向server发出群消息；

步骤2：server去db中查询群中有多少用户(x,A,B,C,D)；

步骤3：server去cache中查询这些用户的在线状态；

步骤4：对于群中在线的用户A与B，群消息server进行实时推送；

步骤5：对于群中离线的用户C与D，群消息server进行离线存储；

典型的群离线消息拉取流程，如图步骤1-3所述：

步骤1：离线消息拉取者C向server拉取群离线消息；

步骤2：server从db中拉取离线消息并返回群用户C；

步骤3：server从db中删除群用户C的群离线消息；

那么，问题来了！对于同一份群消息的内容，多个离线用户似乎要存储很多份。假设群中有200个用户离线，离线消息则冗余了200份，这极大的增加了数据库的存储压力。

如何优化，减少消息冗余量？

为了减少离线消息的冗余度，增加一个群消息表，用来存储所有群消息的内容，离线消息表只存储用户的群离线消息msg_id，就能大大的降低数据库的冗余存储量。

群消息表：

t_group_msgs(group_id, sender_id, time,msg_id, msg_detail)

画外音：用来存储一个群中所有的消息内容。

群离线消息表，需要进行优化：

t_offine_msgs(user_id, group_id, msg_id)

画外音：优化后只存储msg_id。

这样优化后，群在线消息发送就做了一些修改：

步骤3：每次发送在线群消息之前，要先存储群消息的内容；

步骤6：每次存储离线消息时，只存储msg_id，而不用为每个用户存储msg_detail；

拉取离线消息时也做了响应的修改：

步骤1：先拉取所有的离线消息msg_id；

步骤3：再根据msg_id拉取msg_detail；

步骤5：删除离线msg_id；

优化后的流程，能保证消息的可达性么？例如：

（1）在线消息的投递可能出现消息丢失，例如服务器重启，路由器丢包，客户端crash；

（2）离线消息的拉取也可能出现消息丢失，原因同上；

画外音：单对单消息的可靠投递一样，是通过加入应用层的ACK实现的，群消息呢？

群消息，如何通过应用层ACK，保证消息的可靠投递？

应用层ACK优化后，群在线消息发送又发生了一些变化：

步骤3：在消息msg_detail存储到群消息表后，不管用户是否在线，都先将msg_id存储到离线消息表里；

步骤6：在线的用户A和B收到群消息后，需要增加一个应用层ACK，来标识消息到达；

步骤7：在线的用户A和B在应用层ACK后，将他们的离线消息msg_id删除掉；

对应到群离线消息的拉取也一样：

步骤1：先拉取msg_id；

步骤3：再拉取msg_detail；

步骤5：最后应用层ACK；

步骤6：server收到应用层ACK才能删除离线消息表里的msg_id；

如果拉取了消息，却没来得及应用层ACK，会收到重复的消息么？

似乎会，但可以在客户端去重，对于重复的msg_id，对用户不展现，从而不影响用户体验。

对于离线的每一条消息，虽然只存储了msg_id，但是每个用户的每一条离线消息都将在数据库中保存一条记录，有没有办法减少离线消息的记录数呢？

对于一个群用户，在ta登出后的离线期间内，肯定是所有的群消息都没有收到的，完全不用对所有的每一条离线消息存储一个离线msg_id，而只需要存储最近一条拉取到的离线消息的time（或者msg_id），下次登录时拉取在那之后的所有群消息即可，而完全没有必要存储每个人未拉取到的离线消息msg_id。

群成员表，增加一个属性：

t_group_users(group_id, user_id, last_ack_msg_id)

画外音：用来描述一个群里有多少成员，以及每个成员最后一条ack的群消息的msg_id（或者time）。

群消息表，不变：

t_group_msgs(group_id, sender_id, time,msg_id, msg_detail)

画外音：还是用来存储一个群中所有的消息内容。

群离线消息表：不再需要。

离线消息表优化后，群在线消息的投递流程：

步骤3：在消息msg_detail存储到群消息表后，不再需要操作离线消息表（优化前需要将msg_id插入离线消息表）；

步骤7：在线的用户A和B在应用层ACK后，将last_ack_msg_id更新即可（优化前需要将msg_id从离线消息表删除）；

群离线消息的拉取流程也类似：

步骤1：拉取离线消息；

步骤3：ACK离线消息；

步骤4：更新last_ack_msg_id；

加入ACK机制，保证群消息的可靠投递只会，假设1个群有500个用户，“每条”群消息都会变为500个应用层ACK，似乎会对服务器造成巨大的冲击。有没有办法减少ACK请求量呢？

批量ACK，是一种常见的，降低请求量的方式。

如果每条群消息都ACK，确实会给服务器造成巨大的冲击，为了减少ACK请求量，可以批量ACK，批量ACK的方式又有两种方式：

(1)每收到N条群消息ACK一次，这样请求量就降低为原来的1/N了；

(2)每隔时间间隔T进行一次群消息ACK，也能达到类似的效果；

批量ACK有可能导致新的问题：如果还没有来得及ACK群消息，用户就退出了，这样下次登录似乎会拉取到重复的离线消息，怎么办？

客户端按照msg_id去重，不对用户展现，就保证良好的用户体验。

群离线消息过多，拉取过慢，怎么办？

分页拉取（按需拉取），细节就不再展开了，都是常见的优化方案。

总结

群消息还是非常有意思的，做个简单总结：

(1)不管是群在线消息，还是群离线消息，应用层的ACK是可达性的保障；

(2)群消息只存一份，不用为每个用户存储离线群msg_id，只需存储一个最近ack的群消息id/time；

(3)为了减少消息风暴，可以批量ACK；

(4)如果收到重复消息，需要msg_id去重，让用户无感知；

(5)离线消息过多，可以分页拉取（按需拉取）优化；

思路比结论重要，希望大家有收获。

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