聊天应用的系统设计

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发布于：Nov 4, 2023

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聊天应用的系统设计

• ref
  • https://www.youtube.com/watch?v=xyLO8ZAk2KE&ab_channel=ByteMonk
  • https://medium.com/@m.romaniiuk/system-design-chat-application-1d6fbf21b372
  • https://bytebytego.com/courses/system-design-interview/design-a-chat-system
• abs
  • nosql
  • 对象存储
  • multi service
  • 消息队列(MQ)

功能需求分析

• one-one chat
• group chat
• read receipt(已读)
• online status
• share multimedia(分享)

系统需求分析

• 低延迟
• 高可靠
• 高可用
• 多平台
• 历史记录
• 处理大文件的能力(BLOB store)
• 端到端加密
• web socket(处理不会立即断开的连接)

性能评估

• 总活跃用户: 500M
• 每人每天30个消息
• 每天总消息数: 500M * 30 = 1.5B
• 每秒消息数: 1.5B / (3600 * 24)

存储评估

• 每天总消息数: 1.5B
• 每条消息大小: 50KB
• 每天存储消耗: 1.5B * 50KB = 75pb

API设计

• send_msg(sender_id, reciever_id, text)
• get_msg(user_id, screen_size, before_timestamp)

services

• messaging
  1. 场景: A send to B
  2. A向messaging service发送信息, 通过websocket建立持久链接
  3. messaging service通过session service找到B, 并将消息发送给B
  4. 如果通过session service发现用户不在线, 则可通过relay service暂存数据
• session
  • 用户访问了msg service, msg service告诉session service哪个用户建立的连接
  • session service之后保存数据到数据库(通常是nosql)
• relay
  • 当对方不在线, 需要先暂存消息(from, to, msg), 存储到数据库(如Cassandra)
• last seen
  • client端发送以保存用户状态信息
• asset
  • 用于保存和访问多媒体数据, 保存到对象存储/blob, e.g. AWS s3
• group
  • 广播到组内所有用户(消息队列MQ), 根据session service识别组内有哪些用户

db schema

• User
• Group
• Unsend msg
• Last seen
• Session
  • (user id, service id)

群聊执行流程

A发消息到Group1

1. A的websocket向msg service发送消息
2. msg service保存消息到消息队列
   • msg service作为生产者, group msg handler作为消费者
   • group msg handler查询组内的所有用户
   • group msg handler通过websocket manager找到用户的通信方式, 然后向对应websocket handler发送消息
   • websocket handler
     • 负责处理发送, 包括用户不在时保存到relay service

媒体文件存储

asset service -> 对象存储/AWS S3

1. UserA update image, get url/id
2. UserA send url/id to UserB
3. UserB fetch image by url/id