一个低成本确保 IM 消息时序的方法探讨

1、前言

IM 类系统中，都需要考虑消息时序问题，如果后发送的消息先显示，可能严重扰乱聊天消息所要表达的意义。

IM 系统中主要有两类消息：

• 单聊消息：两个人之间的聊天，需要确保发送方和接收方消息时序展示一致；

• 群聊消息：一群人在一起聊天，需要确保所有接收方消息顺序一致。

  
  

消息时序是分布式系统架构设计中非常难的问题，一个分布式的 IM 系统必须要解决这个问题。另一篇文章《如何保证 IM 实时消息的“时序性”与“一致性”？》更多详细地探讨了消息时序的问题，有兴趣的可以深入看看。作者的另一篇文章《一套海量在线用户的移动端 IM 架构设计实践分享(含详细图文)》也值得一看。

▼ 更多 IM 开发干货系列文章：

• 《IM 消息送达保证机制实现(一)：保证在线实时消息的可靠投递》

• 《IM 消息送达保证机制实现(二)：保证离线消息的可靠投递》

• 《如何保证 IM 实时消息的“时序性”与“一致性”？》

• 《IM 单聊和群聊中的在线状态同步应该用“推”还是“拉”？》

• 《IM 群聊消息如此复杂，如何保证不丢不重？》

• 《一种 Android 端 IM 智能心跳算法的设计与实现探讨（含样例代码）》

• 《移动端 IM 登录时拉取数据如何作到省流量？》

2、为什么会出现时序问题

1 时间不一致导致

IM 系统存在大量的客户端、IM 服务器集群、长连接接入层集群、短连接接入层集群、数据库集群，这些应用分布在不同的机器上，时间很可能不一致，时区也可能不一致。

2 网络传输导致

网络传输延迟不同。同一用户后发送的消息可能早与先发送的消息到达服务器；不同用户的发送的消息到达服务器的延时差异可能更大。如下图，msg1 先发送，msg2 后发送。由于网络原因，可能 msg2 先到达消息服务器：

3 服务集群时差导致

由于 IM 服务器分布式部署，不同的消息可能路由到不同的逻辑层处理。路由到不同 logic 的时延不同（尤其是跨机房），且不同 logic 之间存在微量时差。见下图所示。

4 消息处理速度不一致导致

服务器收到消息后，不同 logic，不同线程对消息的处理速度可能不同，导致投递消息的时序出现错乱。

3、低成本解决办法探讨

以下内容是成本较低的解决办法，在产品快速开发迭代的场景下能够求得质量和效率的平衡。

1 时间同步

确保服务器端各个服务器之间通过 NTP 协议实现时间同步，确保各个操作系统时区一致。NTP 协议基本可以保证各个服务器的时间误差在毫秒级，并且在误差较大时能够出发报警（感谢运维团队）。

2 单聊时序

单聊消息可能出现时序问题如下图：

用户 1 发送消息时，确保每条消息的 seq 号递增（如果系统重装，需要客户端将 seq 写成文件保存，重装后能够继续 seq 递增）。

消息发送到服务器后，因为网络及分布式原因，可能造成服务器接收消息时序错乱

服务器推送消息给用户 2，可能因为网络原因再次出现时序错乱。用户 2，需要根据 seq 对消息显示时序进行修正。

注：对于 seq 归 0 的情况（比如，记录 seq 的文件被删除），用户 2 需要结合 timestamp 时间及 seq，共同判断消息时序。

3 群聊消息

群聊不能再利用发送方的 seq 来保证时序，因为发送方不单点，时间也不一致。群聊消息以服务器收到发送消息的顺序为准，服务器为每条消息生成时间有序的 msgid，客户端以 msgid 大小顺序来排序即可。

以上是生产环境中的一些实践，该方法在较低成本下，确保了消息时序的一致性。