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网页端收消息,究竟是推还是拉?

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任何脱离业务的架构设计都是耍流氓。网页端收消息,究竟是推还是拉?

需求缘起

对于在网页端登录的用户A,发送方,也就是消息的来源有几方面:

  1. 系统发给A的“系统通知”,可能对实时性要求没这么高
  2. 用户发给A的“聊天消息”,有对实时性要求比较高,越实时越好

消息的处理方,也就是系统侧,一般来说:

  1. 有服务对消息进行逻辑处理
  2. 有数据库对数据进行落地
  3. 有缓存对数据进行加速

抛开这些技术细节不谈,暂且认为服务端对每一个用户都有一个“待收消息”的队列,里面存放了需要给这个用户的一切消息。

消息的接收方,也就是用户A,如果是在网页端登录,因为HTTP协议是“请求-响应”式的,服务端与网页之间没有消息通道,对于这类“收消息”的需求,是如何处理的呢?

方案一、轮询拉取

轮询拉取,是最容易想到的实现方式:

  1. 发送方发送了消息,先入队列
  2. 网页端起一个timer,每个一段时间(例如10秒),发起一个轮询请求,拉取队列里的消息
  3. 如果队列里有消息,就返回消息
  4. 如果队列里无消息,就10秒后再次轮询

这种方式的优势是:实现简单,直观且,容易理解,互联网兴起时,人数不多的聊天室就是这么玩的。

画外音:创办于1996年的互联网老站碧海银沙,曾经中国最火爆的聊天室,已于2017.9.27停止运营。

缺点也很明显:

  1. 实时性差:最坏的情况下,1条消息进入队列后,10s之后才会收到
  2. 效率低下:发消息是一个低频动作,如果10次轮询才收到1条消息,请求有效性只有10%,浪费了大量服务器资源

更要命的是,在这种方案下,实时性与效率是一对不可调和的矛盾:如果将轮询周期设为1/10,将时延缩短到1秒,意味着100次轮询才会收到1条消息,请求有效性则降为了1%。

方案二、建立长连接

如果要兼顾实时性和效率,长连接是最佳之选,PC端聊天软件基本都是使用长连接。网页端常见的实现长连接的方式有两种:

  1. WebSocket
  2. FlashSocket

这两种方案的细节不再展开,ta们均有一定的局限性。

更为通用的方式,是“长轮询”。

长轮询,是通过拼装HTTP短连接来达到长连接的效果,即保证了消息100%实时,又最大化的系统效率。

方案三、HTTP长轮询

HTTP长轮询的核心在于,浏览器与服务端之间建立了一条“通知连接”,它的特点是:

  1. 这是一条browser发往web-server的HTTP连接
  2. 这条连接只用来收取推送通知
  3. 不像普通的“请求-响应”式HTTP请求,这个HTTP会被服务端夯住,直到有推送通知到达,或者超过约定的时间

画外音:对于HTTP请求,为了提高效率,一般来说browser和web-server都会有一些设置,如果一条HTTP请求长时间没有数据(例如,150秒),会被断开。“通知连接”为了不被browser和web-server粗暴断开,一般会设置一个约定阈值(例如,小于150秒),由系统返回一个空消息,以便“优雅返回”。

更具体的,对于这条“夯住”与“只收推送通知”的“通知连接”,是怎么玩的呢?

场景1,发起通知连接时,队列里正好有消息,则:

  1. 发起通知连接,正好队列里有消息
  2. 实时把队列里的消息带回
  3. 立马再发起通知连接

场景二,发起通知连接时,队列里无消息,则:

  1. 发起通知连接时,队列里无消息
  2. 一直等待,直到触发“时间阈值”,返回无消息
  3. 立马再发起通知连接

场景三,新消息来时,正好有通知连接在,则:

  1. 新消息来时,正好有通知连接在
  2. 通知连接实时将消息带回
  3. 立马再发起通知连接

上面三个场景的最终状态,都是“一定,永远,会有一条通知连接,连接在浏览器与服务器之间”,这样就能够保证消息的实时性。当然,有人会说,HTTP的返回与再次发起会有一个时间差,如果这个时间差,恰巧有新消息过来呢?

场景四,新消息来时,没有通知连接,则:

  1. 新消息来时,没有通知连接
  2. 把新消息放入队列

最后这个场景,发生的概率非常小,但也确保了在“HTTP的返回与再次发起会有一个时间差”内,消息不会丢失,在通知连接发起后,消息能够实时返回。

总结

网页端收消息,究竟是推还是拉?

  1. 最容易想到的是拉,但实时性和效率是一对无法调和的矛盾
  2. 最佳的方式是推,但WebSocket和FlashSocket各有局限性
  3. 最通用的方式是长轮询,通过HTTP短连接拼装长连接,具体是通过“夯住”“只收推送通知”的“通知连接”来实现的,能够做到消息的实时性到达
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