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、语音与视频交流。实现方式有两种。第一种基于Server转发的，Client双方通信会经过Server转发来完成消息传递。例如QQ、微信。
第二种是基于P2P(点对点)的。P2P的实现依赖于客户端之间的互联，但由于NAT与防火墙的存在，客户端无法直接互联，需要coturn服务器用来穿越NAT网络。
本文主要讲述基于Server转发实现的即时通讯原理和实现过程，包括私聊和群聊两类。私聊和群聊，原理基本类似，但私聊是单次转发,群聊属于遍历转发。不同点为，群聊以群ID（多人）划分，私聊以会话ID（两人）划分，其次消息存储上也有较大差异。
总体设计
实现方式
- 协议：WebSocket
- 框架：Socket IO/Swoole
- 关键点：可扩展，支持分布式部署。短链接负责业务逻辑，长链接负责Websocket。
总体架构图
时序图
详细实现
接入层实现
接入层的目的：1保证IM服务的可靠性，避免用户同时集中在同一聊天服务器中。2当聊天服务器压力过大时，能实现扩容。接入层可采用ngx_lua实现，保证性能。
- 客户端请求接入IM，调用接入API。参数为:接入类型(群聊，私聊)，接入uid，群聊ID
- 群聊：保证隶属同群ID的用户落在同一Socket实例上。如果用户ABC，都属于群ID=123中，那么一定要保证ABC都分配在同一实例上。具体分配策略自定，一般按照群ID取余分配在不同机器实例上。
- 私聊：A和B私聊，也要保证A和B落在同一实例上。一般分配策略为，（A+B）对机器取余。
- 根据群聊类型，得到接入实例的IP和端口，返回给客户端。
连接逻辑
连接逻辑比较简单,Socket connect的过程。
- 客户端得到接入层提供的Socket Ip和端口，发起Websocket请求。
- Socket服务,根据请求参数，判断客户端合法性（签名验证）和登录验证。
- 记录请求日志，保存Socket连接句柄（当前实例数组中）。
订阅消息逻辑
上一步连接成功后，用户触发进群（聊天窗口）操作，订阅该群消息。订阅消息用来保证，用户通过socket实时接收到该群其他用户发送的消息。否则，服务端会采用推送完成消息转发。
- 订阅事件。emit(‘sub’)，群聊：发送当前群ID和用户的uid。私聊：发送对方uid和用户自身uid（会话ID）。
- 服务端判断该uid是否已经在线，如果已经在线，则主动关闭旧的Socket，保证只有当前窗口在线。并将当前socket句柄push到数组中保存。
- 业务逻辑判断。群聊：判断用户是否属于该群，判断群合法性。私聊：判断是否为好友。
- 客户端在线，接收Socket消息，对消息解码，区分类型并展示。编码协议自定。
- 客户端不在线，收到Push推送。客户端根据接收到的推送，拉取历史消息。更新未读数。
发布消息逻辑
用户完成订阅群ID（群聊）或者订阅会话ID（私聊）后，可主动发送消息到该订阅ID（群ID和会话ID）中。
- 发布事件。emit(‘pub’),图片（缩略图）、视频、语音，完成上传（静态文件服务）后，编码消息内容并提交。编码协议自定。
- 服务端收到消息后，解码，识别过滤色情、政治内容。写入队列，完成其他操作（判断图片色情内容，消息统计，落地入库，更新未读数）。
- 群聊：遍历当前群存在的socket句柄，如果在线则转发内容，不在线推送通知。
- 私聊：判断对方是否在线，如果在线转发，不在线push推送。
用户下线
用户退出聊天窗口，触发disconnect事件。服务端关闭socket句柄，标示用户下线。
广播逻辑
广播逻辑，主要用在运营管理上。是对所有在线用户或者特定群ID（会话ID），发送消息(系统消息)。实现方法为：遍历所有在线socket句柄，发送内容。
监控服务
在运营管理或者监控上，需要对聊天服务性能加以判定。
- 统计在线人数，得到每个实例的Socket句柄长度相加
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http://gglinux.com/2017/04/15/IM_design/
