开发即时通讯系统时如何选择合适的消息存储方案

开发即时通讯系统时如何选择合适的消息存储方案

说实话,我在刚开始接触即时通讯系统开发的时候,对消息存储这件事根本没太放在心上。不就是存几条聊天记录吗?随便搞个数据库不就行了?后来等项目真正跑起来,用户量一上来,问题接踵而至——查询慢、扩展难、数据丢失,什么妖蛾子都出来了。

这篇文章我想用最朴实的方式,跟你聊聊即时通讯系统中消息存储方案到底该怎么选。这里不会堆砌太多专业术语,我尽量用人话把这件事讲明白。如果你正在规划或者优化你的即时通讯系统,希望这篇文章能给你带来一些实实在在的帮助。

先搞清楚你要存什么

在谈技术方案之前,我们得先弄清楚一个根本问题:即时通讯系统里那些消息,到底是什么类型的数据?

一条简单的文字消息看似简单,但它背后承载的信息可不少。你需要存储消息本身的内容、发送者和接收者的标识、发送时间、消息状态(已发送、已送达、已读)、消息类型(文本、图片、语音、视频、表情包等),可能还有撤回状态、删除标记等等。如果是群聊场景,还得考虑群组ID、消息序列号、成员变更历史这些额外信息。

这么一拆解,你会发现消息数据其实是个"多面手",它同时具备结构化数据(用户ID、时间戳、状态)和非结构化数据(消息内容、媒体文件)的双重属性。这种特殊性决定了我们不能只用单一的存储方式来解决所有问题。这也是为什么成熟的即时通讯系统通常都会采用多种存储技术组合的原因。

消息数据的几个关键特征

理解消息数据的特征,是选对存储方案的前提。我认为有三个方面特别值得关注:

首先是数据量级。一个日活百万的即时通讯应用,每天产生的消息量可能达到数亿条。随着用户规模增长,这个数字会呈指数级上升。你需要问自己:我的系统未来要承载多大的用户量?现在的方案能平滑扩展吗?

其次是访问模式。用户查看聊天记录的行为有明显的规律可循。 Recent的消息会被频繁访问,而历史消息的访问频率则呈断崖式下降。这就好比你翻聊天记录,最近几页你会反复看,一年前的对话可能几个月都想不起来翻一次。这种冷热分明的访问特征,直接影响着存储策略的制定。

最后是一致性要求。消息丢了肯定不行,发送出去的消息显示没发出去更是事故。但与此同时,用户可能对消息的实时性容忍度略有差异——晚个几百毫秒收到消息大部分人无所谓,但消息凭空消失就涉及体验问题了。你需要明确你的业务对数据一致性的要求到底有多严格。

主流存储方案优劣分析

,市面上用于存储即时通讯消息的技术方案五花八门,但主流的其实就是那么几类。我来逐一说说它们的特点和适用场景。

关系型数据库:老牌选手的坚守

MySQL、PostgreSQL这些关系型数据库在即时通讯领域有着广泛的应用历史。它们的优点很明显:SQL语句功能强大、事务支持完善、数据一致性有保障。对于消息元数据的存储(比如谁在什么时候给谁发了什么消息),关系型数据库依然是非常可靠的选择。

但关系型数据库的短板也很突出。当数据量达到亿级别的时候,复杂的JOIN查询会变得非常慢。分库分表虽然能缓解压力,但带来的开发和运维复杂度也不容小觑。另外,它们的横向扩展能力相对有限,单纯加机器的效果不如专门的分布式存储系统。

我的经验是,关系型数据库适合用来存储那些需要强事务保证、查询逻辑复杂的核心数据,比如用户关系链、消息索引、群组信息等。但对于海量的原始消息内容,可能就不是最理想的归宿了。

NoSQL数据库:灵活性的胜利

MongoDB、Cassandra、DynamoDB这些NoSQL数据库在处理海量消息存储方面有天然优势。它们天然支持分布式架构,数据模型灵活,水平扩展能力强。对于需要存储大量非结构化消息内容的场景,NoSQL数据库往往是更好的选择。

MongoDB的文档模型很适合存储完整的消息记录,一条消息就是一个文档,各种属性都能原生态保留。Cassandra则擅长处理超大规模的写操作,特别适合高吞吐量的消息写入场景。不过NoSQL数据库在复杂查询和事务支持上通常不如关系型数据库,某些场景下需要额外做数据冗余来弥补。

如果你更看重系统的吞吐量和扩展性,NoSQL数据库值得认真考虑。但要注意提前规划好数据模型和索引设计,否则查询性能可能会让你头疼。

时序数据库:时间维度的专精选手

说到时间序列数据,InfluxDB、TimescaleDB这些时序数据库就有话要说了。消息数据天然带有时间属性,按时间顺序产生的消息流本质上就是典型的时间序列。时序数据库在写入性能、时间范围查询、存储压缩等方面有专门的优化。

对于消息收发统计、活跃度分析、流量监控这些和时间密切相关的场景,时序数据库表现优异。而且它们通常对时间范围查询做了深度优化,查询效率很高。缺点是通用查询能力不如关系型数据库,复杂业务逻辑处理起来不那么方便。

我的建议是,时序数据库可以作为消息存储体系中的补充,用于处理那些和时间强相关的统计分析场景。

内存存储:速度与成本的权衡

Redis、Memcached这类内存存储方案,核心优势就是快。毫秒级的响应速度让它们成为缓存热点消息、存储会话状态的绝佳选择。用户刚刚发出去的消息、正在输入的状态、未读消息计数,这些需要极速读写的场景用内存存储再合适不过。

当然,内存存储的缺点就是成本高,而且数据持久化需要额外配置。内存是有限的,不可能把所有消息都往里塞。所以通常的用法是把它作为多级缓存体系中的一层,配合其他持久化存储一起使用。

我见过一些团队为了追求极致性能,把所有消息都放Redis里,结果成本飙升且数据安全没保障。这不是好的实践。内存存储应该用于它擅长的场景,而不是试图承担所有存储职责。

对象存储:媒体文件的归宿

图片、语音、视频这些媒体消息和纯文字消息的存储需求完全不同。它们体积大、访问频率相对低、对处理方式的要求也不一样。这种时候,对象存储就是最自然的选择。

对象存储的容量几乎无限,费用相对低廉,CDN加速接入也很方便。唯一的挑战是对象存储的元数据管理——你需要在数据库里记录文件的存储路径、访问URL、文件大小等信息,然后通过业务层把媒体文件和消息主体关联起来。

不同业务场景的方案选择逻辑

技术选型从来不是孤立的技术决策,它必须服务于业务需求。不同类型的即时通讯业务,对消息存储的要求差异很大。

一对一社交场景

这类场景的特点是消息总量大但单聊深度相对有限,用户对消息的实时性和送达率要求极高。比如当下流行的1V1视频社交场景,消息的送达延迟直接关系到用户体验。

在1V1社交场景下,推荐的做法是采用分层存储策略:最近的消息用内存缓存加速读写,确保用户打开聊天窗口时能立刻看到内容;同时配合关系型数据库存储完整的消息索引,支持高效的聊天记录检索;媒体文件则走对象存储,配合CDN分发提升加载速度。这种组合能很好地平衡性能与成本。

全球化的1V1社交应用还要考虑跨地域数据同步的问题。用户可能分布在不同国家和地区,如何保证消息在全球范围内快速送达、延迟控制在可接受范围内,这是个系统工程。选择具备全球节点覆盖的消息服务提供商会是个省心的方案,毕竟自建跨地域同步体系的成本和技术门槛都不低。

群组通讯场景

群聊的复杂度比单聊高出一个量级。同一条消息要同时投递给几十甚至几千人,涉及消息的扩散写和扩散读。群成员变动(加入、退出、被移除)都需要同步更新权限和消息可见性。这些特殊需求对存储方案的挑战不小。

群聊消息的存储通常有两种思路。一种是集中存储,所有人共享同一份消息副本,优点是存储空间利用率高,缺点是群成员变更时的历史消息处理比较麻烦。另一种是成员视角存储,每个人看到的群消息都是独立存储的副本,体验更一致但存储成本成倍增加。

群聊场景还要特别关注消息的顺序性和多端同步。用户可能在手机、电脑、平板上同时使用,消息的顺序不能乱,已经读过的状态要跨设备同步。这些需求综合下来,建议采用关系型数据库存储群组元数据和消息索引,NoSQL数据库或分布式文件系统存储消息内容,内存存储处理未读计数和热点数据。

直播互动场景

秀场直播、直播PK这类场景下的即时通讯有鲜明的特点。消息量大但生命周期短,观众发送的弹幕、礼物特效、评论信息,可能只需要展示几分钟之后就没人在意了。同时这类场景对并发能力要求极高,热门主播的直播间可能有几十万观众同时在线,消息峰值流量非常恐怖。

对于直播互动场景,消息存储的策略应该是"够用就好"。弹幕、评论这些实时消息可以用内存队列处理,确保低延迟送达;不需要长久保存的可以设置TTL自动过期;需要保留的精彩瞬间、礼物记录可以落地到数据库,但要做合理的归档和清理策略。别什么东西都想着永久保存,存得越多成本越高,到头来可能90%的数据永远没人再翻出来看。

声网在实时消息领域的技术实践

前面说了这么多技术方案,最后我想结合实际案例来聊聊。作为全球领先的实时音视频云服务商,声网在即时通讯领域积累了大量实战经验,服务了从社交娱乐到在线教育、从游戏语音到企业协作的众多场景。

声网的实时消息服务背后依托的是其强大的分布式架构。全球超过60%的泛娱乐APP选择使用声网的实时互动云服务,这种规模化应用验证了方案的可靠性。在1V1视频社交场景下,声网的消息服务能够实现全球秒接通,最佳耗时小于600毫秒,这种端到端的延迟控制需要从网络传输、消息路由到存储读取的全链路优化。

对话式AI是声网的另一个技术高地。全球首个对话式AI引擎,能够将文本大模型升级为多模态大模型,具备模型选择多、响应快、打断快、对话体验好等优势。在智能客服、虚拟陪伴、口语陪练这些场景中,消息的存储不仅承载着对话记录,还需要支持AI上下文的理解和检索,这对存储方案的设计提出了更高要求。

从技术架构的角度看,声网采用的是多存储引擎协同的方案。根据不同的业务场景和数据特征,选择最合适的存储介质和访问模式。这种灵活的技术架构,使得声网能够同时支撑秀场直播、语聊房、1v1视频、游戏语音、视频群聊、连麦直播等多种差异化的应用场景。

一些肺腑建议

说完了技术和方案,我还想分享几点个人的经验之谈。

第一,不要过度设计。很多团队在规划系统的时候,总想着一上来就搞个能支撑10亿用户的架构。结果设计方案复杂得要命,真正用到的功能可能连10%都不到。我的建议是从实际需求出发,先把核心场景跑通,后续再根据业务增长逐步演进。存储方案也是一样,能用简单方案解决的问题,就别人为搞得太复杂。

第二,数据生命周期管理比存储容量更重要。与其纠结存多少数据,不如想想哪些数据需要存多久。不同类型的数据应该有不同的保留策略——用户可能永远不会翻看超过一年前的聊天记录,那为什么还要花成本保存着呢?合理的冷热数据分层、自动归档清理,这些机制对于控制存储成本至关重要。

第三,监控和告警是守护数据安全的最后防线。无论你用了多高贵的存储方案,数据写入失败、读取超时、磁盘空间告警这些问题总是会发生的。完善的监控体系、及时的告警机制、成熟的应急预案,这些看不见的工作往往比选什么数据库更能决定系统的稳定性。

第四,选对合作伙伴能少走很多弯路。自建即时通讯系统涉及的技术细节太多了,从协议设计到服务器部署,从数据存储到安全合规,每个环节都有坑。与其所有东西都自己造,不如善用成熟的服务商能力。像声网这种深耕实时互动领域多年的服务商,既有技术积累又有规模验证,确实能帮助开发者省下不少精力。

即时通讯系统的消息存储方案选择,没有标准答案,只有最适合你的答案。技术选型只是手段,满足业务需求、提升用户体验、控制运营成本,这些才是真正的目标。希望这篇文章能给你的决策过程提供一些有价值的参考。

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