阿里妹導(dǎo)讀：IM全稱是『Instant Messaging』，中文名是即時(shí)通訊。在高度信息化的移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，生活中IM類產(chǎn)品已經(jīng)成為必備品，像“釘釘”以IM為核心功能的產(chǎn)品。還有一些非以IM系統(tǒng)為核心的應(yīng)用，最典型的如一些在線游戲、社交應(yīng)用，IM也是其重要的功能模塊�？梢哉f(shuō)，IM系統(tǒng)已經(jīng)是任何一個(gè)帶有社交屬性的應(yīng)用需要具備的基礎(chǔ)功能，網(wǎng)絡(luò)上對(duì)于這類系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的討論也越來(lái)越多。今天，阿里巴巴高級(jí)技術(shù)專家木洛，就為你揭秘現(xiàn)代 IM 系統(tǒng)中的消息系統(tǒng)架構(gòu)。

• 消息的同步：將消息完整、快速地從發(fā)送方傳遞到接收方，就是消息的同步。消息同步系統(tǒng)最重要的衡量指標(biāo)就是消息傳遞的實(shí)時(shí)性、完整性以及能支撐的消息規(guī)模。從功能上來(lái)說(shuō)，一般至少要支持在線和離線推送，高級(jí)的IM系統(tǒng)還支持『多端同步』。
• 消息的存儲(chǔ)：消息存儲(chǔ)即消息的持久化保存，傳統(tǒng)消息系統(tǒng)通常只能支持消息在接收端的本地存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)基本不具備可靠性�，F(xiàn)代消息系統(tǒng)能支持消息在服務(wù)端的在線存儲(chǔ)，功能上對(duì)應(yīng)的就是『消息漫游』，消息漫游的好處是可以實(shí)現(xiàn)賬號(hào)在任意端登陸查看所有歷史消息。
• 消息的檢索：消息般是文本，所以支持全文檢索也是必備的能力之一。傳統(tǒng)消息系統(tǒng)通常來(lái)說(shuō)也是只能支持消息的本地檢索，基于本地存儲(chǔ)的消息數(shù)據(jù)來(lái)構(gòu)建。而現(xiàn)在消息系統(tǒng)在能支持消息的在線存儲(chǔ)后，也具備了消息的『在線檢索』能力。

• 模型篇：詳細(xì)介紹 Tablestore Timeline 模型的基本概念和基礎(chǔ)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，并結(jié)合 IM 系統(tǒng)進(jìn)行基本的建模。
• 實(shí)現(xiàn)篇：會(huì)基于 Tablestore Timeline 實(shí)現(xiàn)一個(gè)具備『多端同步』、『消息漫游』和『在線檢索』這些高級(jí)功能的簡(jiǎn)易IM系統(tǒng)，并共享我們的源代碼。

• 每條消息對(duì)應(yīng)一個(gè)順序ID：每個(gè)消息擁有一個(gè)唯一的順序ID（SequenceId），隊(duì)列消息按 SequenceId 排序。
• 新消息寫入能自動(dòng)分配遞增的順序 ID，保證永遠(yuǎn)插入隊(duì)尾：Timeline 中是根據(jù)同步位點(diǎn)也就是順序 ID 來(lái)同步消息，所以需要保證新寫入的消息數(shù)據(jù)的順序 ID 絕對(duì)不能比已同步的消息的順序 ID 還小，否則會(huì)導(dǎo)致數(shù)據(jù)漏同步，所以需要支持對(duì)新寫入的數(shù)據(jù)自動(dòng)分配比當(dāng)前已存儲(chǔ)的所有消息的順序 ID 更大的順序 ID 。
• 新消息寫入也能自定義順序 ID，滿足自定義排序需求：上面提到的自動(dòng)分配順序 ID，主要是為了滿足消息同步的需求，消息同步要求消息是根據(jù)『已同步』或是『已寫入』的順序來(lái)排序。而消息的存儲(chǔ)，通常要求消息能根據(jù)會(huì)話順序來(lái)排序，會(huì)話順序通常由端的會(huì)話來(lái)決定，而不是服務(wù)端的同步順序來(lái)定，這是兩種順序要求。
• 支持根據(jù)順序 ID 的隨機(jī)定位：可根據(jù) SequenceId 隨機(jī)定位到 Timeline 中的某個(gè)位置，從這個(gè)位置開(kāi)始正序或逆序的讀取消息，也可支持讀取指定順序ID的某條消息。
• 支持對(duì)消息的自定義索引：消息體內(nèi)數(shù)據(jù)根據(jù)業(yè)務(wù)不同會(huì)包含不同的字段， Timeline 需要支持對(duì)不同字段的自定義索引，來(lái)支持對(duì)消息內(nèi)容的全文索引，或者是任意字段的靈活條件組合查詢。

• 讀擴(kuò)散：消息存儲(chǔ)模型中，每個(gè)會(huì)話的 Timeline 中保存了這個(gè)會(huì)話的全量消息。讀擴(kuò)散的消息同步模式下，每個(gè)會(huì)話中產(chǎn)生的新的消息，只需要寫一次到其用于存儲(chǔ)的 Timeline 中，接收端從這個(gè) Timeline 中拉取新的消息。優(yōu)點(diǎn)是消息只需要寫一次，相比寫擴(kuò)散的模式，能夠大大降低消息寫入次數(shù)，特別是在群消息這種場(chǎng)景下。但其缺點(diǎn)也比較明顯，接收端去同步消息的邏輯會(huì)相對(duì)復(fù)雜和低效。接收端需要對(duì)每個(gè)會(huì)話都拉取一次才能獲取全部消息，讀被大大的放大，并且會(huì)產(chǎn)生很多無(wú)效的讀，因?yàn)椴⒉皇敲總�(gè)會(huì)話都會(huì)有新消息產(chǎn)生。
• 寫擴(kuò)散：寫擴(kuò)散的消息同步模式，需要有一個(gè)額外的 Timeline 來(lái)專門用于消息同步，通常是每個(gè)接收端都會(huì)擁有一個(gè)獨(dú)立的同步 Timeline（或者叫收件箱），用于存放需要向這個(gè)接收端同步的所有消息。每個(gè)會(huì)話中的消息，會(huì)產(chǎn)生多次寫，除了寫入用于消息存儲(chǔ)的會(huì)話 Timeline，還需要寫入需要同步到的接收端的同步 Timeline。在個(gè)人與個(gè)人的會(huì)話中，消息會(huì)被額外寫兩次，除了寫入這個(gè)會(huì)話的存儲(chǔ) Timeline，還需要寫入?yún)⑴c這個(gè)會(huì)話的兩個(gè)接收者的同步 Timeline。而在群這個(gè)場(chǎng)景下，寫入會(huì)被更加的放大，如果這個(gè)群擁有N個(gè)參與者，那每條消息都需要額外地寫N次。寫擴(kuò)散同步模式的優(yōu)點(diǎn)是，在接收端消息同步邏輯會(huì)非常簡(jiǎn)單，只需要從其同步 Timeline 中讀取一次即可，大大降低了消息同步所需的讀的壓力。其缺點(diǎn)就是消息寫入會(huì)被放大，特別是針對(duì)群這種場(chǎng)景。

• 端：作為消息的發(fā)送和接收端，通過(guò)連接消息服務(wù)器來(lái)發(fā)送和接收消息。
• 消息服務(wù)器：一組無(wú)狀態(tài)的服務(wù)器，可水平擴(kuò)展，處理消息的發(fā)送和接收請(qǐng)求，連接后端消息系統(tǒng)。
• 消息隊(duì)列：新寫入消息的緩沖隊(duì)列，消息系統(tǒng)的前置消息存儲(chǔ)，用于削峰填谷以及異步消費(fèi)。
• 消息處理：一組無(wú)狀態(tài)的消費(fèi)處理服務(wù)器，用于異步消費(fèi)消息隊(duì)列中的消息數(shù)據(jù)，處理消息的持久化和寫擴(kuò)散同步。
• 消息存儲(chǔ)和索引庫(kù)：持久化存儲(chǔ)消息，每個(gè)會(huì)話對(duì)應(yīng)一個(gè) Timeline 進(jìn)行消息存儲(chǔ)，存儲(chǔ)的消息建立索引來(lái)實(shí)現(xiàn)消息檢索。
• 消息同步庫(kù)：寫擴(kuò)散形式同步消息，每個(gè)用戶的收件箱對(duì)應(yīng)一個(gè) Timeline，同步庫(kù)內(nèi)消息不需要永久保存，通常對(duì)消息設(shè)定一個(gè)生命周期。