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如何构建支持百万并发量的企业级聊天架构

在本文中,我们将通过基础知识向您介绍如果构建支持百万并发量的企业级聊天架构。

作者:陈峻编译来源:51CTO|2020-01-13 10:20

如果构建支持百万并发量的企业级聊天架构

【51CTO.com快译】无论是在医生与患者之间,还是在客户与支持代理之间,都需要通过交流来交换信息,进而解决问题。同样,企业也需要通过聊天应用来为用户排忧解难,并实现企业的服务价值。下面和我们一起来探讨如何设计并构建企业级的聊天应用架构,以承载数百万级的并发用户和消息。

聊天模型的标准架构

总的说来,标准的聊天体系架构包括两个主要部分:聊天服务器引擎和客户端聊天部件。

  • 聊天服务器引擎 - 它是负责中继消息操作的多台服务器组合。
  • 客户端聊天部分 - 它是被安装在台式机、移动设备上的聊天应用程序。

在令牌的协助下,聊天服务器引擎掌控着消息从服务器端发送、并传递到客户端设备上的整个操作过程。该引擎通常由如下组件构成:

  • 聊天WebSocket服务器
  • 聊天WebSocket客户端库
  • 聊天REST API
  • 聊天媒体存储服务器

对于一定数量的用户和消息来说,标准版本是足以应对的;但是当涉及到不同通信信道(如:文本、视频和语音呼叫),数百万个的用户连接,以及需要根据企业项目进行应用定制时,该标准架构就需要升级了。

在此,我们引入MirrorFly聊天类API架构,它采用的是基于Erlang的XMPP协议 + ejabberd服务器 + Mnesia数据库。

企业级聊天应用的架构

Ejabberd可以被分为三层:

  • 接口层:如上所述,它处理所有与客户端往来的数据。
  • 逻辑层:这是最为复杂的一层。它处理所有与XMPP相关的逻辑、以及诸如:HTTP绑定、访问控制、可扩展模块、以及钩子(hooks)等其他功能。
  • 数据层:它处理如何将数据存储到数据库中,并确保数据的完整性和满足相应的约束。

接口层

该层的主要功能是侦听并等待客户端连接到本地端口上,然后按需建立客户端与服务器的连接,交换通信数据。由于支持TCP与TLS方式的连接、以及UDP的传输形式,因此它充当了外部世界与ejabberd服务器之间的接口。

逻辑层

作为Ejabberd系统中最主要、也是最重要的部分,逻辑层具有如下功能:

  • Jabber逻辑(Logics):

客户端与服务器的连接由模块ejabberd_c2s来控制,通常走的是TCP的5222号端口。服务器与服务器之间的连接由模块ejabberd_s2s、ejabberd_s2s_in、以及ejabber_s2s_out来控制,通常走的是TCP的5269号端口。而HTTP的绑定,则由模块ejabberd_http来控制。

  • 路由器(Router):

路由器处理的是各种消息之间的路由,以保证消息能够最终到达正确的目的地。例如:当Jabber客户端向另一个实体发送消息时,第一个ejabberd通过查看“to”的属性,来判断该属性所隐含的主机是否由自己所托管。如果该消息属于本地消息,那么应当交由ejabberd_local来处理,否则属于远程消息,应当将其视为s2s消息。

  • 模块(Modules):

除了上述核心的Jabber与路由器逻辑之外,我们将ejabberd的绝大部分称为模块。由于这些模块可以随时被动态地启动或停止,因此ejabberd服务器即使在运行时(runtime)也具有高度的可扩展性。通常,这些模块被广泛地使用在各种扩展的场景中(也就是所谓的“XEP”)。

  • 钩子(Hooks):

在某些场景下,您可能需要修改ejabberd服务器中的核心逻辑。此时钩子正好能够派上用场。钩子是一种在无需更改任何现有代码的基础上,通过将新代码注入目标系统,进而更改ejabberd行为的方法。例如:如果您希望通过消息过滤器,以过滤掉不需要的消息,那么就可以将模块钩子添加到“filter_packet/3”钩子中。而如果您想跟踪客户端发送的所有消息,则可以编写一个函数,并链接到“user_send_packet/3”中。

  • l访问控制(Access Control):

所有用户(包括真正的jabber客户端用户和管理员)信息都是以相同的方式存储在ejabberd中。他们的所有权限完全取决于其所属的组群。因此,ejabberd中的访问控制模块,使我们能够按组区分用户,从而为不同的用户提供不同的服务。

  • 工具与库(Utils and Libraries):

出于通用目的,在ejabberd中还存在着其他类型的工具与库,例如:XML处理、SASL身份验证、编码、日志记录器等。其中,值得注意的是ejabberd_logger。它是一个非常实用的日志模块,可以被用在各种项目的场景中。

数据层

Ejabberd主要使用mnesia作为其“数据库”。实际上,mnesia是内置在erlang库中的一种高性能的键值对(key-value)存储系统。它具有如下功能:

  • 复制。不同的表可以在多个节点间进行复制。
  • 交易原子性。可以将一系列表的操作分组为单个的原子事务。
  • 位置透明。可以在未知数据真实位置的情况下,编写各种程序。
  • 极快的实时数据搜索能力。

另外,作为一种可扩展的数据库系统,它还提供了复制和实时搜索等功能。当然,ejabberd并未强制用户使用该数据库。它也提供了各种ODBC接口,方便用户使用其他的数据库。例如:用户可以使用存储在现有数据库服务器中的数据,进行身份验证;或者出于某种目的使用其他关系型数据库。

通常情况下,mnesia适合于快速的键值对搜索。因此,我们不建议您将其用于“关系型”数据的查找场景中。

使用企业型聊天架构的好处

  • 可重用性 - 可以轻松地为其他任何项目重新设计聊天组件。
  • 可扩展性 - 当聊天应用(或称项目)变得更复杂、需要服务于更多的用户时,此类架构能够应对大量的并发用户数。
  • 定制与集成 - 可以根据业务需求,轻松地将该架构进行集成与定制。
  • 迁移 - 可以轻松地实现组件之间的迁移,而不会干扰到其他的服务器或组件。

总结

如今,借助微服务架构、Kubernetes、S3 bucket storage、以及XMPP协议,Ejabberd开发了一整套具有可扩展性的企业级聊天API架构。该架构不但简单易用,而且能够支持百万用户的并发规模。您也去试试吧。

原文标题:Key Things to Know: Enterprise Chat Architecture That Connects Millions of Users,作者:Parthiba kumar

【51CTO译稿,合作站点转载请注明原文译者和出处为51CTO.com】

【责任编辑:庞桂玉 TEL:(010)68476606】

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