网络
虚拟私有云 VPC
弹性公网IP EIP
弹性负载均衡 ELB
NAT网关 NAT
云专线 DC
虚拟专用网络 VPN
云连接 CC
VPC终端节点 VPCEP
企业路由器 ER
企业交换机 ESW
全球加速 GA
企业连接 EC
云原生应用网络 ANC
安全与合规
安全技术与应用
Web应用防火墙 WAF
企业主机安全 HSS
云防火墙 CFW
安全云脑 SecMaster
DDoS防护 AAD
数据加密服务 DEW
数据库安全服务 DBSS
云堡垒机 CBH
数据安全中心 DSC
云证书管理服务 CCM
威胁检测服务 MTD
态势感知 SA
认证测试中心 CTC
边缘安全 EdgeSec
应用中间件
微服务引擎 CSE
分布式消息服务Kafka版
分布式消息服务RabbitMQ版
分布式消息服务RocketMQ版
API网关 APIG
分布式缓存服务 DCS
多活高可用服务 MAS
事件网格 EG
管理与监管
统一身份认证服务 IAM
消息通知服务 SMN
云监控服务 CES
应用运维管理 AOM
应用性能管理 APM
云日志服务 LTS
云审计服务 CTS
标签管理服务 TMS
配置审计 Config
应用身份管理服务 OneAccess
资源访问管理 RAM
组织 Organizations
资源编排服务 RFS
优化顾问 OA
IAM 身份中心
云运维中心 COC
资源治理中心 RGC
解决方案
高性能计算 HPC
SAP
混合云灾备
开天工业工作台 MIW
Haydn解决方案工厂
数字化诊断治理专家服务
云生态
云商店
合作伙伴中心
华为云开发者学堂
华为云慧通差旅
开发与运维
软件开发生产线 CodeArts
需求管理 CodeArts Req
流水线 CodeArts Pipeline
代码检查 CodeArts Check
编译构建 CodeArts Build
部署 CodeArts Deploy
测试计划 CodeArts TestPlan
制品仓库 CodeArts Artifact
移动应用测试 MobileAPPTest
CodeArts IDE Online
开源镜像站 Mirrors
性能测试 CodeArts PerfTest
应用管理与运维平台 ServiceStage
云应用引擎 CAE
开源治理服务 CodeArts Governance
华为云Astro轻应用
CodeArts IDE
Astro工作流 AstroFlow
代码托管 CodeArts Repo
漏洞管理服务 CodeArts Inspector
联接 CodeArtsLink
软件建模 CodeArts Modeling
Astro企业应用 AstroPro
CodeArts盘古助手
华为云Astro大屏应用
计算
弹性云服务器 ECS
Flexus云服务
裸金属服务器 BMS
云手机服务器 CPH
专属主机 DeH
弹性伸缩 AS
镜像服务 IMS
函数工作流 FunctionGraph
云耀云服务器(旧版)
VR云渲游平台 CVR
Huawei Cloud EulerOS
云化数据中心 CloudDC
网络
虚拟私有云 VPC
弹性公网IP EIP
弹性负载均衡 ELB
NAT网关 NAT
云专线 DC
虚拟专用网络 VPN
云连接 CC
VPC终端节点 VPCEP
企业路由器 ER
企业交换机 ESW
全球加速 GA
企业连接 EC
云原生应用网络 ANC
CDN与智能边缘
内容分发网络 CDN
智能边缘云 IEC
智能边缘平台 IEF
CloudPond云服务
安全与合规
安全技术与应用
Web应用防火墙 WAF
企业主机安全 HSS
云防火墙 CFW
安全云脑 SecMaster
DDoS防护 AAD
数据加密服务 DEW
数据库安全服务 DBSS
云堡垒机 CBH
数据安全中心 DSC
云证书管理服务 CCM
威胁检测服务 MTD
态势感知 SA
认证测试中心 CTC
边缘安全 EdgeSec
大数据
MapReduce服务 MRS
数据湖探索 DLI
表格存储服务 CloudTable
可信智能计算服务 TICS
推荐系统 RES
云搜索服务 CSS
数据可视化 DLV
数据接入服务 DIS
数据仓库服务 GaussDB(DWS)
数据治理中心 DataArts Studio
湖仓构建 LakeFormation
智能数据洞察 DataArts Insight
应用中间件
微服务引擎 CSE
分布式消息服务Kafka版
分布式消息服务RabbitMQ版
分布式消息服务RocketMQ版
API网关 APIG
分布式缓存服务 DCS
多活高可用服务 MAS
事件网格 EG
开天aPaaS
应用平台 AppStage
开天企业工作台 MSSE
开天集成工作台 MSSI
API中心 API Hub
云消息服务 KooMessage
交换数据空间 EDS
云地图服务 KooMap
云手机服务 KooPhone
组织成员账号 OrgID
云空间服务 KooDrive
管理与监管
统一身份认证服务 IAM
消息通知服务 SMN
云监控服务 CES
应用运维管理 AOM
应用性能管理 APM
云日志服务 LTS
云审计服务 CTS
标签管理服务 TMS
配置审计 Config
应用身份管理服务 OneAccess
资源访问管理 RAM
组织 Organizations
资源编排服务 RFS
优化顾问 OA
IAM 身份中心
云运维中心 COC
资源治理中心 RGC
区块链
区块链服务 BCS
数字资产链 DAC
华为云区块链引擎服务 HBS
解决方案
高性能计算 HPC
SAP
混合云灾备
开天工业工作台 MIW
Haydn解决方案工厂
数字化诊断治理专家服务
价格
成本优化最佳实践
专属云商业逻辑
云生态
云商店
合作伙伴中心
华为云开发者学堂
华为云慧通差旅
其他
管理控制台
消息中心
产品价格详情
系统权限
客户关联华为云合作伙伴须知
公共问题
宽限期保留期
奖励推广计划
活动
云服务信任体系能力说明
开发与运维
软件开发生产线 CodeArts
需求管理 CodeArts Req
流水线 CodeArts Pipeline
代码检查 CodeArts Check
编译构建 CodeArts Build
部署 CodeArts Deploy
测试计划 CodeArts TestPlan
制品仓库 CodeArts Artifact
移动应用测试 MobileAPPTest
CodeArts IDE Online
开源镜像站 Mirrors
性能测试 CodeArts PerfTest
应用管理与运维平台 ServiceStage
云应用引擎 CAE
开源治理服务 CodeArts Governance
华为云Astro轻应用
CodeArts IDE
Astro工作流 AstroFlow
代码托管 CodeArts Repo
漏洞管理服务 CodeArts Inspector
联接 CodeArtsLink
软件建模 CodeArts Modeling
Astro企业应用 AstroPro
CodeArts盘古助手
华为云Astro大屏应用
存储
对象存储服务 OBS
云硬盘 EVS
云备份 CBR
高性能弹性文件服务 SFS Turbo
弹性文件服务 SFS
存储容灾服务 SDRS
云硬盘备份 VBS
云服务器备份 CSBS
数据快递服务 DES
云存储网关 CSG
专属分布式存储服务 DSS
数据工坊 DWR
地图数据 MapDS
键值存储服务 KVS
容器
云容器引擎 CCE
云容器实例 CCI
容器镜像服务 SWR
云原生服务中心 OSC
应用服务网格 ASM
华为云UCS
数据库
云数据库 RDS
数据复制服务 DRS
文档数据库服务 DDS
分布式数据库中间件 DDM
云数据库 GaussDB
云数据库 GeminiDB
数据管理服务 DAS
数据库和应用迁移 UGO
云数据库 TaurusDB
人工智能
AI开发平台ModelArts
华为HiLens
图引擎服务 GES
图像识别 Image
文字识别 OCR
自然语言处理 NLP
内容审核 Moderation
图像搜索 ImageSearch
医疗智能体 EIHealth
企业级AI应用开发专业套件 ModelArts Pro
人脸识别服务 FRS
对话机器人服务 CBS
语音交互服务 SIS
人证核身服务 IVS
视频智能分析服务 VIAS
城市智能体
自动驾驶云服务 Octopus
盘古大模型 PanguLargeModels
IoT物联网
设备接入 IoTDA
全球SIM联接 GSL
IoT数据分析 IoTA
路网数字化服务 DRIS
IoT边缘 IoTEdge
设备发放 IoTDP
企业应用
域名注册服务 Domains
云解析服务 DNS
企业门户 EWP
ICP备案
商标注册
华为云WeLink
华为云会议 Meeting
隐私保护通话 PrivateNumber
语音通话 VoiceCall
消息&短信 MSGSMS
云管理网络
SD-WAN 云服务
边缘数据中心管理 EDCM
云桌面 Workspace
应用与数据集成平台 ROMA Connect
ROMA资产中心 ROMA Exchange
API全生命周期管理 ROMA API
政企自服务管理 ESM
视频
实时音视频 SparkRTC
视频直播 Live
视频点播 VOD
媒体处理 MPC
视频接入服务 VIS
数字内容生产线 MetaStudio
迁移
主机迁移服务 SMS
对象存储迁移服务 OMS
云数据迁移 CDM
迁移中心 MGC
专属云
专属计算集群 DCC
开发者工具
SDK开发指南
API签名指南
DevStar
华为云命令行工具服务 KooCLI
Huawei Cloud Toolkit
CodeArts API
云化转型
云架构中心
云采用框架
用户服务
账号中心
费用中心
成本中心
资源中心
企业管理
工单管理
客户运营能力
国际站常见问题
支持计划
专业服务
合作伙伴支持计划
我的凭证
华为云公共事业服务云平台
工业软件
工业数字模型驱动引擎
硬件开发工具链平台云服务
工业数据转换引擎云服务
文档首页/ 云数据库 GeminiDB/ GeminiDB Redis接口/ 最佳实践/ GeminiDB Redis 在IM场景中的应用

GeminiDB Redis 在IM场景中的应用

更新时间:2024-12-16 GMT+08:00
分享

背景

即时通讯(Instant Messaging,简称IM)是一个实时通信系统,允许两人或多人使用网络实时的传递文字消息、文件、语音与视频。微信、QQ等IM类产品在这个高度信息化的互联网时代已成为生活必备品,IM系统中最核心的部分是消息系统,消息系统中最核心的功能是消息的同步、存储和检索。

  • 消息同步:将消息完整的、快速的从发送方发送至接收方。消息同步系统最重要的衡量指标是消息传递的实时性、完整性、顺序性以及支撑的消息规模。
  • 消息存储:即消息的持久化,传统消息系统通常支持消息在接收端的本地存储,数据基本不具备可靠性。现代消息系统支持消息在云端存储,从而实现消息漫游:账号可在任意客户端登陆查看所有历史消息。
  • 消息检索:消息一般是文本,所以支持全文检索也是必备的能力之一。传统消息系统通常来说基于本地存储的消息数据来构建索引,支持消息的本地检索。而现代消息系统支持消息的在线存储以及存储过程中构建索引,提供全面的消息检索功能。

使用场景

IM系统可用于聊天,游戏、智能客服等诸多行业。不同行业对IM系统的成本、性能、可靠性、时延等指标的需求是不同的,架构设计需要进行平衡。

图1 IM应用场景

IM系统架构

首先介绍IM系统架构设计所涉及到的一些基本概念。

  • 传统架构和现代架构对比
    图2 传统架构和现代架构对比

    传统架构:

    • 先同步后存储。
    • 在线消息同步和离线消息缓存。
    • 服务端不会对消息进行持久化,无法支持消息漫游。

    现代架构:

    • 先存储后同步。
    • 划分消息存储库与消息同步库。消息存储库用于全量保存所有会话消息,主要用于支持消息漫游。消息同步库,主要用于接收方的多端同步。
    • 提供消息全文检索能力。
  • 读扩散和写扩散对比

    针对用户消息较多的场景,如何保证消息传递的可靠性、一致性并且有效的降低服务器或者客户端的压力。其中,采用何种读写模型对IM系统至关重要,这里介绍两种模型:读扩散和写扩散。

    图3 读扩散

    如上图所示,用户B与每个聊天的人(A1,A2,A3)都有一个信箱(一种数据结构的抽象,用于存储消息),B在查看聊天信息时需读取所有有新消息的信箱。IM系统里的读扩散通常是每两个相关联的人就有一个信箱。

    读扩散优点:
    • 写操作(发消息)轻量,不管是单聊还是群聊,只需要往相应的信箱写一次即可。
    • 每一个信箱天然就是两个人的聊天记录,可以方便查看和搜索聊天记录。

    读扩散缺点:

    • 读操作(读消息)很重,存在读放大效应。
    图4 写扩散

    如上图,在写扩散中,用户(B1,B2,B3)都只从自己的信箱里读取消息,但写(发消息)的时候,对于单聊跟群聊处理如下:

    • 单聊:往自己的信箱跟对方的信箱都写一份消息;同时,如果需要查看两个人的聊天历史记录的话还需要再写一份。
    • 群聊:发信息时需要针对所有群成员的信箱都写一份消息。群聊使用的是写扩散模型,而写扩散很消耗资源,因此微信群有人数上限(目前是500)。

    写扩散优点:

    • 读操作很轻量,只需要读取自己的邮箱。
    • 可以很方便实现消息的多终端同步。

    写扩散缺点:

    • 写操作很重,尤其是对于群聊来说。
  • 推模式、 拉模式 和推拉结合模式对比
    图5 推模式、 拉模式与 推拉结合模式的对比

    在IM系统中,消息的获取通常有三种模式:

    • 推模式(Push):新消息到达时由服务器主动推送给所有客户端;需要客户端和服务器建立长连接,实时性很高,对客户端来说只需要接收处理消息即可;缺点是服务端不知道客户端处理消息的能力,可能会导致数据积压。
    • 拉模式(Pull):由前端主动发起拉取消息的请求,为了保证消息的实时性,一般采用推模式,拉模式一般用于获取历史消息;因客户端拉取新消息的时间间隔不好预设,太短可能会导致大量的连接拉取不到数据,太长导致数据接收不及时。
    • 推拉结合模式:兼顾push和pull两种模式的优点。新消息来临时服务器会先推送一个新消息到达的通知给前端,前端接收到通知后就向服务器拉取消息。

IM技术挑战

图6 IM系统总体架构图

Client双方通信会经过Server转发来完成消息传递。其核心为消息存储库和消息同步库。这两种库对存储层的性能有极高的要求。

  • 支撑海量数据存储:对于消息存储库来说,如果需要消息永久存储,则随着时间的积累,数据规模会越来越大,需存储库支持容量无限扩展以应对日益增长的消息数据。
  • 低存储成本:消息数据具有明显的冷热特征,大部分查询集中在热数据,冷数据需要一个低成本的存储方式,否则随着时间的积累,数据量不断膨胀,存储成本会不断上升。
  • 数据生命周期管理:不管是对于消息数据的存储还是同步,数据都需要定义生命周期。存储库是用于在线存储消息数据本身,通常需要设定一个较长周期的保存时间。而同步库是用于写扩散模式的在线或离线推送,通常设定一个较短的保存时间。
  • 极高的写入吞吐:绝大部分IM类场景,通常是采用写扩散模型,写扩散要求底层存储具备极高的写入吞吐能力,从而应对消息洪峰。
  • 低延迟的读:消息系统通常应用于在线场景,具备较高的实时性,读取延迟应尽可能低。

GeminiDB Redis在IM场景中的优势

IM系统的核心是存储层,其性能差异将直接影响IM系统的用户体验。目前存储层可选择的数据库产品有很多,如HBase、开源Redis等等。选择何种数据库,需根据业务规模、成本、性能等指标来进行综合选择。这里介绍一种NoSQL数据库:GeminiDB Redis,在性能和规模上,可以满足IM系统对存储层的严格要求:海量数据存储、低存储成本、生命周期管理、写入吞吐大、读取时延低。

GeminiDB Redis是华为云数据库团队自主研发且兼容Redis5.0协议的云原生数据库,采用计算存储分离架构。存储侧使用自研的存储系统,容量无限扩展、强一致、高可靠。计算侧基于 LSM 存储引擎实现,通过将大量的随机写转换为顺序写,从而极大的提升了数据写入性能,同时也通过读缓存、bloom filter 等极大优化了读取性能。下图是GeminiDB Redis在IM场景的优势介绍。

图7 GeminiDB Redis优势

基于GeminiDB Redis的IM应用案例

下图是基于GeminiDB Redis的IM系统模型图,使用stream作为基本数据结构。redis stream不仅可以作为消息存储容器,还实现了生产者、消费者等基本模型,具有IM系统的基本功能,如消息订阅,分发、增加消费者等,用户可基于GeminiDB Redis快速构建一套IM系统。创建一个群聊时,在redis中对应地为该群聊创建一个stream队列。在发送消息时,每个用户都将消息按照时间顺序添加到stream队列中,保证了消息的有序性。stream是一个持久化的队列,可保证信息不丢失。

图8 基于Redis Stream及时通讯系统

GeminiDB Redis通过一系列技术创新实现了读写性能水平扩展,秒级扩容,低成本以及自动备份等功能, 可作为IM系统的存储层,其优异的读写性能和高级特性将会极大助力IM应用.同时,GeminiDB Redis 在开源Redis的基础之上,较好平衡了性能和成本,能够广泛应用在智慧医疗、流量削峰、计数器等领域。

提示

您即将访问非华为云网站,请注意账号财产安全

文档反馈

文档反馈

意见反馈

0/500

标记内容

同时提交标记内容