怎么设计一个基于socket的分布式高并发聊天室的架构
聊天室服务器端逻辑
//Debugjava
import javautil;
public class Debug {
public static String p(String s) {
Systemoutprintln(s);
return s;
}
public static Object p(Object O) {
Systemoutprintln(OtoString());
return O;
}
public static Object[] p(Object[] O) {
Systemoutprint("[");
String s = "";
for (Object o : O) {
Systemoutprint(s);
Systemoutprint(otoString());
s = ",";
}
Systemoutprintln("]");
return O;
}
public static int p(int i) {
Systemoutprintln(i);
return i;
}
public static long p(long i) {
Systemoutprintln(i);
return i;
}
public static MapEntry p(MapEntry l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static HashSet p(HashSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static HashMap p(HashMap l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static Map p(Map l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static LinkedHashSet p(LinkedHashSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static TreeSet p(TreeSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static Set p(Set l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static ArrayList p(ArrayList l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static LinkedList p(LinkedList l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static List p(List l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
}
//Servicejava
import javaio;
import javanet;
import javautil;
public class Service extends Thread{
private Socket client=null;
private Server server=null;
public Service(Server server,Socket client){
thisserver=server;
thisclient=client;
}
public void run(){
try {
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(clientgetInputStream()));
while(true){
String str=brreadLine();
List<Socket> li=servergetLi();
for(Socket c:li){
if(!cisClosed() && cisConnected()){
OutputStream os=cgetOutputStream();
oswrite((str+"\n")getBytes());
}else{
clientclose();
servergetLi()remove(client);
break;
}
}
}
}catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
}
}
//Serverjava
import javautil;
import javaio;
import javanet;
public class Server {
private List<Socket> li=new ArrayList<Socket>();
private ServerSocket ss=null;
public List<Socket> getLi(){
return li;
}
public Server(int port){
try {
ss=new ServerSocket(port);
} catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
}
public void start(){
while(true){
Socket s;
try {
s = ssaccept();
liadd(s);
new Service(this,s)start();
} catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
new Server(8888)start();
}
}
17聊天室客户端逻辑
//Debugjava
import javautil;
public class Debug {
public static String p(String s) {
Systemoutprintln(s);
return s;
}
public static Object p(Object O) {
Systemoutprintln(OtoString());
return O;
}
public static Object[] p(Object[] O) {
Systemoutprint("[");
String s = "";
for (Object o : O) {
Systemoutprint(s);
Systemoutprint(otoString());
s = ",";
}
Systemoutprintln("]");
return O;
}
public static int p(int i) {
Systemoutprintln(i);
return i;
}
public static long p(long i) {
Systemoutprintln(i);
return i;
}
public static MapEntry p(MapEntry l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static HashSet p(HashSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static HashMap p(HashMap l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static Map p(Map l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static LinkedHashSet p(LinkedHashSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static TreeSet p(TreeSet l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static Set p(Set l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static ArrayList p(ArrayList l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static LinkedList p(LinkedList l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
public static List p(List l) {
Systemoutprintln(l);
return l;
}
}
//GetMessagejava
import javaxswing;
import javaio;
import javanet;
public class GetMessage extends Thread{
private JTextArea context=null;
private Socket s=null;
public GetMessage(JTextArea context,Socket s){
thiscontext=context;
thiss=s;
}
public void run(){
try {
BufferedReader br=new BufferedReader(new InputStreamReader(sgetInputStream()));
while(true){
String str=brreadLine();
String c=contextgetText();
contextsetText(c+"\n"+str);
}
} catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
}
}
//Clientjava
import javaxswing;
import javaawt;
import javaawtevent;
import javaio;
import javanet;
public class Client extends JFrame {
private String ip = "";
private int port = 0;
private Socket s = null;
private JTextArea context = new JTextArea(10, 10);
JScrollPane sp = new JScrollPane(context);
private JTextField say = new JTextField(10);
private Container c;
public Client(String ip, int port) {
c = thisgetContentPane();
csetLayout(new BorderLayout());
contextsetEditable(false);
cadd(sp);
JPanel p = new JPanel();
padd(BorderLayoutCENTER, say);
cadd(BorderLayoutSOUTH, p);
try {
s = new Socket(ip, port);
} catch (UnknownHostException e) {
eprintStackTrace();
} catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
sayaddActionListener(new ActionListener() {
private void send(String str) {
try {
OutputStream os = sgetOutputStream();
oswrite(strgetBytes());
} catch (IOException e) {
eprintStackTrace();
}
}
public void actionPerformed(ActionEvent arg0) {
String str = saygetText();
send(str + "\n");
saysetText("");
}
});
new GetMessage(context, s)start();
thissetSize(300, 300);
thissetVisible(true);
thissetResizable(false);
}
public static void main(String[] args) {
String strIP = null;
try {
strIP = InetAddressgetLocalHost()getHostAddress()toString();
} catch (UnknownHostException e) {
eprintStackTrace();
}
new Client(strIP, 8888); //"127001"
}
}
不同于顺序服务器, 并发服务器 就要能在一个时间为多个客户端提供服务。 例如,一个 聊天服务器 可能服务一个特定的客户端数小时 不同于顺序服务器, 并发服务器 就要能在一个时间为多个客户端提供服务。 例如,一个 聊天服务器 可能服务一个特定的客户端数小时 ──在停止为这个客户端服务之前服务器不能等待, 除非是在等待一下个客户端到来之前的间隙才能等待。── 在停止为这个客户端服务之前服务器不能等待, 除非是在等待一下个客户端到来之前的间隙才能等待。 http:/ /cnsnapcnfreebsdorg/doc/zh_ CNGB2312/books/developers- handbook/sockets-concurrent- servershtml
通过学习《亿级流量网站架构核心技术》及《linux就该这么学》学习笔记及自己的感悟:架构设计之高可用高并发系统设计原则,架构设计包括墨菲定律、康威定律和二八定律三大定律,而系统设计包括高并发原则、高可用和业务设计原则等。
架构设计三大定律
墨菲定律 – 任何事没有表面看起来那么简单 – 所有的事都会比预计的时间长 – 可能出错的事情总会出错 – 担心某种事情发生,那么它就更有可能发生
康威定律 – 系统架构师公司组织架构的反映 – 按照业务闭环进行系统拆分/组织架构划分,实现闭环、高内聚、低耦合,减少沟通成本 – 如果沟通出现问题,应该考虑进行系统和组织架构的调整 – 适合时机进行系统拆分,不要一开始就吧系统、服务拆分拆的非常细,虽然闭环,但是每个人维护的系统多,维护成本高 – 微服务架构的理论基础 – 康威定律https://yqaliyuncom/articles/8611– 每个架构师都应该研究下康威定律http://36krcom/p/5042735html
二八定律 – 80%的结果取决于20%的原因
系统设计遵循的原则
1高并发原则
无状态
无状态应用,便于水平扩展
有状态配置可通过配置中心实现无状态
实践: Disconf、Yaconf、Zookpeer、Consul、Confd、Diamond、Xdiamond等
拆分
系统维度:按照系统功能、业务拆分,如购物车,结算,订单等
功能维度:对系统功能在做细粒度拆分
读写维度:根据读写比例特征拆分;读多,可考虑多级缓存;写多,可考虑分库分表
AOP维度: 根据访问特征,按照AOP进行拆分,比如商品详情页可分为CDN、页面渲染系统,CDN就是一个AOP系统
模块维度:对整体代码结构划分Web、Service、DAO
服务化
服务化演进: 进程内服务-单机远程服务-集群手动注册服务-自动注册和发现服务-服务的分组、隔离、路由-服务治理
考虑服务分组、隔离、限流、黑白名单、超时、重试机制、路由、故障补偿等
实践:利用Nginx、HaProxy、LVS等实现负载均衡,ZooKeeper、Consul等实现自动注册和发现服
消息队列
目的: 服务解耦(一对多消费)、异步处理、流量削峰缓冲等
大流量缓冲: 牺牲强一致性,保证最终一致性(案例:库存扣减,现在Redis中做扣减,记录扣减日志,通过后台进程将扣减日志应用到DB)
数据校对: 解决异步消息机制下消息丢失问题
数据异构
数据异构: 通过消息队列机制接收数据变更,原子化存储
数据闭环: 屏蔽多从数据来源,将数据异构存储,形成闭环
缓存银弹
用户层:
DNS缓存
浏览器DNS缓存
操作系统DNS缓存
本地DNS服务商缓存
DNS服务器缓存
客户端缓存
浏览器缓存(Expires、Cache-Control、Last-Modified、Etag)
App客户缓存(js/css/image…)
代理层:
CDN缓存(一般基于ATS、Varnish、Nginx、Squid等构建,边缘节点-二级节点-中心节点-源站)
接入层:
Opcache: 缓存PHP的Opcodes
Proxy_cache: 代理缓存,可以存储到/dev/shm或者SSD
FastCGI Cache
Nginx+Lua+Redis: 业务数据缓存
Nginx为例:
PHP为例:
应用层:
页面静态化
业务数据缓存(Redis/Memcached/本地文件等)
消息队列
数据层:
NoSQL: Redis、Memcache、SSDB等
MySQL: Innodb/MyISAM等Query Cache、Key Cache、Innodb Buffer Size等
系统层:
CPU : L1/L2/L3 Cache/NUMA
内存
磁盘:磁盘本身缓存、dirtyratio/dirtybackground_ratio、阵列卡本身缓存
并发化
2高可用原则
降级
降级开关集中化管理:将开关配置信息推送到各个应用
可降级的多级读服务:如服务调用降级为只读本地缓存
开关前置化:如Nginx+lua(OpenResty)配置降级策略,引流流量;可基于此做灰度策略
业务降级:高并发下,保证核心功能,次要功能可由同步改为异步策略或屏蔽功能
限流
目的: 防止恶意请求攻击或超出系统峰值
实践:
恶意请求流量只访问到Cache
穿透后端应用的流量使用Nginx的limit处理
恶意IP使用Nginx Deny策略或者iptables拒绝
切流量
目的:屏蔽故障机器
实践:
DNS: 更改域名解析入口,如DNSPOD可以添加备用IP,正常IP故障时,会自主切换到备用地址;生效实践较慢
HttpDNS: 为了绕过运营商LocalDNS实现的精准流量调度
LVS/HaProxy/Nginx: 摘除故障节点
可回滚
发布版本失败时可随时快速回退到上一个稳定版本
3业务设计原则
防重设计
幂等设计
流程定义
状态与状态机
后台系统操作可反馈
后台系统审批化
文档注释
备份
4总结
先行规划和设计时有必要的,要对现有问题有方案,对未来有预案;欠下的技术债,迟早都是要还的。
本文作者为网易高级运维工程师
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