实时消息 SDK 的故障恢复机制文档

做实时消息 SDK 的这些年，我遇到过大大小小无数次线上故障。有凌晨三点服务器崩了用户电话打进来的时候，也有流量高峰期系统告警像下雨一样响个不停的情况。这些经历让我深刻体会到，一个成熟的实时消息系统，不能保证不故障，但一定要能快速恢复。今天想和大家聊聊声网在实时消息 SDK 这块，到底是怎么做故障恢复机制的。

为什么实时消息的故障恢复特别重要

实时消息和普通的 HTTP 请求不太一样。想象一下，你在和一个重要的人视频通话，或者在一个热闹的直播厅里给主播刷礼物，这时候网络稍微抖动一下，消息延迟个几秒钟，体验就已经很差了。如果再严重一点——连接直接断开——用户可能就直接关掉应用，再也不回来了。

根据我们服务大量客户的经验，实时消息类业务对故障的敏感度远高于其他业务。原因有几个：首先，实时消息往往是同步交互的，用户发出一条消息，期望立刻得到响应，这种强时效性要求意味着任何故障都会被立刻感知；其次，很多社交场景下，用户处于等待状态——等人回复、等主播连麦、等游戏队友回应——这种等待感会放大故障带来的负面情绪；最后，实时消息一旦中断，用户很难自己重试成功，因为背后的连接逻辑、状态同步、消息去重这些机制，普通用户根本搞不定。

所以，实时消息 SDK 的故障恢复，必须做到用户无感。最好用户在刷着手机，根本不知道背后发生过什么。

连接层的故障检测与恢复

先从最基础的说起——连接是怎么建立和维持的。

心跳机制：让连接"活着"

实时消息 SDK 和服务器之间会维持一个长连接。但光连上还不够，你得知道这个连接是不是还"活着"。总不能让用户发消息的时候才发现连接早就断了，然后才开始重连，那用户早就等急了。

声网的 SDK 采用的是双向心跳机制。什么意思呢？客户端会给服务器发心跳包，服务器也会给客户端回心跳包。这个设计是为了避免单向超时导致的误判——比如服务器负载太高没及时回心跳，客户端就以为服务器挂了，反过来也一样。

心跳频率是经过仔细权衡的。太频繁会增加服务器压力和网络开销，太稀疏又不能及时发现问题。我们一般设置的是30秒左右一次，这个间隔在省电和灵敏之间取得了比较好的平衡。

心跳超时后的处理也很关键。不是说超时一次就立刻断连，那可能只是网络抖动。我们会设置一个连续超时的阈值，比如连续3次心跳没响应，才判定连接确实有问题。这个设计帮我们过滤掉了大量误判，减少了不必要的重连操作。

WebSocket 连接的维护

实时消息普遍用 WebSocket 协议，因为它支持全双工通信，服务器可以主动给客户端发消息。但 WebSocket 有一个问题——它很容易被中间设备断开。

你可能遇到过这种情况：手机锁屏放一会儿，再打开发现消息收不到了。这往往是因为 NAT 设备或者防火墙把空闲的连接给清理了。还有一种情况是网络切换——比如从 WiFi 切到 4G，或者从 4G 切到 WiFi，原来的连接就失效了。

针对这些问题，声网的 SDK 做了几件事。第一是智能心跳保活，不仅定时发心跳，还会根据网络状况动态调整心跳频率。网络不太好的时候，心跳会稍微频繁一点，以便更快发现问题。第二是网络切换检测，我们会监听手机的 Connectivity Change 事件，一旦检测到网络类型变化，就主动尝试重建连接，而不是等心跳超时被动发现。第三是断点续传，如果确实断线了，我们会记住最新的消息 ID，重新连上之后从断点开始拉取消息，不会让用户漏看任何东西。

消息层的可靠性保障

连接只是第一步，消息本身的可靠性同样重要。

消息确认与重发机制

每一条消息发送出去，客户端会等待服务器的 ACK（确认）。如果超过一定时间没收到 ACK，客户端会自动重发。这里面有个细节需要考虑——消息去重。因为重发的消息和原消息可能一模一样，服务器必须能识别出来，不能让用户看到两条相同的消息。

我们用的方案是给每条消息分配一个唯一的 ID，这个 ID 由客户端生成，保证全局唯一。服务器收到消息后会去重，如果发现同样的 ID 已经处理过，就直接返回成功，不再重复处理。这个机制保证了消息不丢不重，是实时消息可靠性的基础。

消息顺序保证

有些场景对消息顺序有严格要求。比如聊天记录里，如果先发的消息后到，用户就懵了。但实际上，网络传输过程中，消息的到达顺序是不确定的——后发的消息可能走了一条更快的路由，先到了。

我们采用的方案是单调递增的序列号。每条消息带着一个序号，服务器按序号顺序投递给接收端。如果收到一个比期望序号大的消息，服务器会先缓存起来，等中间的消息到了再一起投递。这样保证用户看到的消息一定是按发送顺序排列的。

当然，缓存是有代价的。如果消息真的丢了，一直不来，后面的消息都得等着。所以我们同时设置了乱序容忍策略——如果某个序号的消息等太久还没来，就主动通知客户端，协商一个可以接受的起始点继续往下走。这个策略在可靠性和实时性之间做了折中，大部分场景下用户感知不到任何异常。

网络切换与多通道容灾

现在的用户设备往往支持多种网络——WiFi、4G、5G，有时候还能用有线。实时消息 SDK 需要能平滑地在这些网络之间切换。

无感网络切换

用户从 WiFi 切到 4G 的时候，往往 IP 地址会变。如果不做任何处理，原来的 TCP 连接就会卡住，因为三次握手是用原来的 IP 做的。

声网的方案是连接迁移。当检测到网络变化时，客户端会立刻和服务器发起一个新的连接，同时把当前对话的上下文信息带过去。服务器收到迁移请求后，会把原来连接上的状态迁移过来，用户几乎感觉不到变化。整个过程我们控制在几百毫秒之内完成，大部分情况下用户根本不知道发生过网络切换。

多通道容灾

单一网络总有出问题的时候。WiFi 路由器抽风、4G 基站拥塞，这些都可能影响消息的到达。

我们在设计的时候考虑了多通道容灾。什么意思呢？除了主要的 TCP/WebSocket 通道，SDK 内部还维护着一到两个备用通道。当主通道出现问题时，会自动切换到备用通道。这些备用通道可能走不同的网络协议，甚至可能通过不同的服务器集群中转。

这个设计的好处是，即使某个运营商的网络大面积故障，只要用户还能上网，消息就能通过其他通道送出去。当然，备用通道的优先级低于主通道，平时不会用它，只有紧急情况下才会启用。这样既保证了正常情况下的性能，又具备了在极端情况下的生存能力。

异常场景的具体处理

光说不练假把式，我来分享几个我们实际处理过的异常场景，看看故障恢复机制是怎么工作的。

场景一：弱网环境下的消息堆积

用户在电梯里、地下室或者信号不好的地方，网络时断时续。这种情况下，SDK 会把待发送的消息暂存在本地队列里。等网络恢复了，再按照顺序一条一条发出去。为了不让用户等太久，我们还做了智能批量发送——网络恢复后的第一条消息会立刻发，后续消息会攒几条一起发，减少网络往返的开销。

场景二：服务器端故障

这是最严重的情况。假设某台服务器因为硬件故障或者程序 bug 挂掉了，连在这个服务器上的客户端会怎样？

我们采用多级容灾的策略。首先，同一个区域会有多台服务器互为备份，一台挂了，负载均衡器会把流量切到其他服务器。其次，客户端这边也会自动重连，重连的请求会随机分配到区域内的任意一台存活服务器。最重要的是，用户的登录状态、好友关系、最近的聊天记录这些关键信息都是分布式存储的，不会因为单台服务器故障而丢失。所以即使遇到服务器故障，用户一般只需要等几秒钟就能恢复服务。

场景三：APP 被系统后台杀死

手机内存不够的时候，系统会把后台的 APP 进程杀掉。这对实时消息应用来说是个大挑战——连接断了不说，连本地的状态都可能丢失。

声网的 SDK 做了状态持久化处理。重要的状态信息——比如当前登录的用户 ID、最近的会话列表、未读消息计数——都会实时写入本地存储。APP 被杀死后重启，SDK 会先从本地读取这些信息，尽可能恢复到一个相对完整的状态，然后再去和服务器同步。这样即使用户的 APP 被系统杀了，再打开的时候依然能看到之前的聊天记录，消息也不会丢失。

SDK 层面的自我保护

除了对用户的保护，SDK 本身也需要一些自我保护的机制，防止在极端情况下失控。

频率限制就是其中很重要的一点。当检测到网络状况不好的时候，SDK 会主动降低发送频率，防止在已经脆弱的网络上制造更多的拥塞。这对用户来说可能感觉消息发得慢了，但至少系统不会彻底挂掉。

熔断机制也是类似的思路。如果连续多次请求都失败，SDK 会暂时停止尝试，让网络有机会恢复。过一小段时间之后，再逐步恢复请求。这个设计参考了电路保险丝的逻辑——与其让系统在不断失败的泥潭里挣扎，不如主动"跳闸"，等条件好转了再重新启动。

给开发者的一些建议

如果你正在使用声网的实时消息 SDK，有几点建议可以让你的应用更健壮。

第一，做好离线状态的 UI 反馈。虽然 SDK 会尽量保持连接，但总有它也搞不定的时候。这时候你的应用需要一个清晰的 UI 告诉用户"网络连接中，请稍候"，而不是让用户对着一个卡住的界面发呆。

第二，不要自己维护连接状态。很多开发者喜欢在应用层自己监控连接状态，其实完全没必要。声网的 SDK 已经封装了完整的连接状态管理逻辑，你只需要监听 SDK 提供的状态回调就好。自己重复造轮子不仅容易出 bug，还会干扰 SDK 内部的优化逻辑。

第三，善用消息 ID 进行去重。虽然服务器端会做消息去重，但客户端这边最好也能记录一下最近发过的消息 ID。这样即使服务器端的去重因为某些原因漏掉了，客户端这边还能做最后一层保障。

实时消息的故障恢复，说到底就是一句话：把复杂性藏在 SDK 里，把简单留给开发者。用户不应该为网络抖动、服务器故障、APP 被杀这些事儿操心，他们的任务就是发消息、收消息，享受流畅的聊天体验。而我们做的所有工作，都是在为了让这个体验更稳定、更可靠。

如果你在实际使用中遇到什么问题，欢迎随时联系我们的技术支持团队。每一次用户反馈，都是我们改进产品的动力。