WhaleShark

WhaleShark（鲸鲨）是基于 Netty 实现的高性能分布式 IM 即时通讯系统，它支持对接用户自定义多端登录方式，目前多端登录方式有单端、双端、三端以及无限制

技术栈

使用到 Netty、Redis、Redisson、RabbitMQ、Zookeeper、RPC、Feign 等主流技术栈

• Netty 实现高性能消息收发，应用层握手(用户登录登出)，心跳检测(挂后台)
• Redis 和 Redisson 客户端实现用户 Session 信息的存储、发布订阅模式实现路由层信息缓存
• RabbitMQ 解耦对接 TCP 网关服务和逻辑层交互、保证分布式下消息顺序性
• Zookeeper 注册中心及时感知服务节点上线下线情况
• Feign RPC 方式解耦消息发送方合法性校验

模块职责介绍

采用 DDD 架构思想搭建各个模块层级，并使用大量设计模式优化架构，使项目易阅读、可扩展
项目树如下

im-system-whale-shark
├─ im-codec    接入层：负责网关服务配置文件集成、私有协议包结构定义、消息编解码以及需要发送给 TCP 服务的数据包定义
├─ im-common   基础层：负责定义整个 IM 架构所有常量、状态码、错误码、基础数据模型
├─ im-domain   领域层：负责定义用户、好友、群组等多个领域的逻辑，以及消息的发送服务
├─ im-message-store 消息存储层：通过 MQ 将消息异步持久化落库, 很薄的一层
├─ im-service  服务层：负责定义底层组件如 redis、zk、mq 的配置逻辑，回调机制和基类消息发送
└─ im-tcp      网关层：负责定义心跳机制、监控用户消息读取以及上线下线、Netty 消息通道以及 WebSocket 全双工通道

亮点

• 设计模式重构
  • 使用策略模式重构用户操作指令逻辑
  • 使用状态模式重构用户自定义多端登录方式
  • 使用模板模式重构消息接收器(群聊、单聊的消息接收器逻辑十分相似)
• 使用 Redis 缓存用户信息的方式模拟路由层，实现跨服务之间的多 Channel 通讯
• 使用 Redisson 发布订阅模式，监听用户登录行为，发送用户下线通知。存储用户多端设备的 Session 信息
• 使用 Rabbitmq 处理分布式消息顺序性, 异步执行历史消息落库持久化等问题, 并且解决线上 MQ 消息积压和消息不一致等问题
• 使用拦截器机制, 通过 HMAC-SHA256 加密算法实现接口加密防刷, 提升系统安全性
• 单聊、群聊服务优化改造(实时性、有序性、可靠性、幂等性)
  • 实时性: 使用线程池、MQ 异步持久化、RPC 解耦合法性校验大幅提升消息实时性, 接口响应从 400ms 提升至 15ms
  • 可靠性: 通过应用层两次握手, 即发送方接收上、下行 ACK 确保消息可靠性, 解决消息丢失问题。消息丢包率从 6.32% 下降到 0
  • 有序性: 使用 Redis 原子递增 incr 保证消息有序性, 解决消息乱序问题
  • 幂等性: 通过防重 ID, 服务端、客户端缓存消息等幂等性手段遏制消息重复现象, 并限制消息的无限制重试, 接口异常情况从 8.13% 下降到 0
• 实现单聊、群聊消息已读和已读回执功能
• 采用读扩散实现单聊、群聊离线消息拉取

架构设计

IM 的私有协议确立信息如下：

+------------------------------------------------------+
| 指令 4byte     | 协议版本号 4byte  | 消息解析类型 4byte  |
+------------------------------------------------------+
| 设备类型 4byte  | 设备号长度 4byte  | 平台ID 4byte      | 
+------------------------------------------------------+
| 数据长度 4byte  | 数据内容(设备号 imei 4byte + 请求体)   |
+------------------------------------------------------+

其中请求头共有：7 * 4 byte = 28 byte