开发即时通讯系统时如何实现消息的防丢失
记得去年有个朋友跟我吐槽说，他在开发一个社交App的时候，遇到了一个特别头疼的问题：用户发的消息莫名其妙就丢了。尤其是网络不太好的时候，消息发出去像石沉大海一样，对方根本收不到。这种体验放在谁身上都会觉得窝火，毕竟大家用即时通讯软件，最基本的要求就是「我发了消息，你得收到」。
这个问题其实困扰着很多开发者。消息丢失看着是个小问题，但背后涉及到的技术细节可一点不少。今天我想用比较通俗的方式，跟大家聊聊即时通讯系统中消息防丢失的那些事儿。读完这篇文章，你应该能对这块有一个比较完整的认识。
一、为什么消息会丢失？
要解决问题，首先得搞清楚问题是怎么来的。消息在传输过程中会丢失，主要有几个原因，我给大家捋一捋。
最常见的就是网络波动。咱们用手机的时候，从WiFi切换到4G，或者进了电梯、地下室，网络一断开，消息可能就卡在半路回不来了。服务端和客户端之间的连接一断，后续的消息自然就没法送达。
还有就是服务端的高并发处理。想象一下，早高峰时段 thousands of 用户同时发消息，服务端处理不过来了，有些消息可能就被挤丢了。这就像早高峰挤地铁，人太多的时候，总有人挤不上去。
另外，程序异常也是个大问题。比如客户端闪退、服务端重启，这时候正在传输的消息可能就没了。就好比你正在写信，突然有人把你的稿子收走了，后面的内容自然就断了。
最后还得提一下消息确认机制不完善的情况。有些系统发出去就不管了，根本不确认对方有没有收到，这种「只管发、不管收」的策略，丢消息那是迟早的事儿。
二、消息防丢失的核心思路
搞清楚了原因，接下来聊聊怎么解决。消息防丢失的核心思想其实很简单，四个字概括就是「发有回应、送有确认」。具体来说，可以从以下几个层面来考虑。
2.1 客户端到服务端的可靠传输
这是消息防丢的第一道关口。客户端发送消息的时候，不能「发完就跑」，得等服务端确认收到了才行。这里面涉及到几个关键机制。
消息确认ACK机制是最基础的。客户端发出一条消息，服务端收到后必须返回一个确认信号（ACK）。如果客户端在一定时间内没收到ACK，就应该重发这条消息。这个机制看起来简单，但实际实现起来要注意的重发策略、幂等处理、可去重设计等细节可不少。
还有就是心跳保活。客户端和服务端之间需要定期发送心跳包，告诉对方「我还活着」。如果长时间没收到心跳，连接可能就已经断了，这时候客户端需要重新建立连接，并且把没发出去的消息重新发送。
2.2 服务端内部的消息可靠传递
消息到达服务端后，还没完事儿。服务端内部处理消息的时候，也可能会丢。比如消息从网关层传到业务层，这个过程就需要可靠的传递机制。
很多系统会采用消息队列来解耦各个服务模块。生产者把消息丢进队列，消费者从队列里取消息处理。这种模式下，消息在队列里是有持久化保护的，不会因为某个服务重启就丢了。像Kafka、RocketMQ这些消息中间件，都提供了比较可靠的消息投递保证。
另外，服务间的同步调用也需要做好超时和重试。服务A调用服务B的时候，得有个合理的超时时间，超时了就要考虑重试。当然，重试的时候要注意幂等设计，避免同一条消息被处理多次。
2.3 服务端到客户端的可靠投递
消息在服务端处理完了，要推送给接收方。这个环节同样需要可靠机制。
首先，长连接维护很关键。服务端和客户端之间如果用的是WebSocket这类长连接，需要好好维护这个连接。连接断了要及时重连，重连后要把离线期间的消息补发过去。
其次，离线消息存储是必备的。用户不在线的时候，消息得先存起来，等用户上线了再推过去。这就要求服务端有一个可靠的离线消息存储系统，一般会用数据库来做持久化存储。
三、关键技术实现要点
说完思路，再深入一点，聊聊具体的技术实现。下面这张表总结了几个关键机制的作用，大家可以先有个印象。
| 技术机制 | 作用 | 适用阶段 |
| 消息 ACK 确认 | 确认消息已被接收方收到 | 端到端传输 |
| 消息重传机制 | 处理网络抖动导致的丢包 | 端到端传输 |
| 消息持久化 | 防止服务端重启导致的消息丢失 | 服务端存储 |
| 消息队列 | 解耦服务模块，保证消息不丢失 | 服务端内部传递 |
| 离线消息存储 | 用户离线时保存消息，在线后投递 | 服务端到客户端 |
3.1 消息ID的设计
很多人可能觉得消息ID不就是个唯一标识吗，有什么好说的？其实消息ID的设计大有讲究。一个好的消息ID不仅能唯一定位一条消息，还能帮助实现去重、排序等功能。
常见的做法是采用UUID或者雪花算法来生成消息ID。UUID的好处是全局唯一，不依赖任何中心化服务；雪花算法则是趋势递增的，有利于消息排序和去重。具体用哪个，要看系统的实际需求。
消息ID在整个消息生命周期中都要保持不变，从客户端生成开始，到服务端存储、推送、确认，始终使用同一个ID。这样一旦出现重复消息，接收方就能通过ID来去重。
3.2 重传策略的平衡
重传是处理丢包的常用手段，但重传策略的设计需要仔细考虑。重了会增加服务器压力，轻了又可能导致消息延迟送达或者依然丢失。
一般来说，可以采用指数退避的策略。第一次重传等待1秒，第二次等2秒，第三次等4秒，以此类推。这样既能保证消息最终被送达，又不会在网络不好的情况下疯狂重试。
还需要设置一个最大重传次数。超过这个次数就认为消息发送失败，通知用户「消息发送失败，请检查网络后重试」。总不能无限重试下去，那样既浪费资源，用户体验也不好。
3.3 持久化存储的选择
消息的持久化存储是个技术活。要考虑的因素包括读写性能、数据一致性、扩展性等等。
对于需要快速读写的场景，Redis是不错的选择，它的读写性能非常高，适合存在线消息和最近的消息记录。但Redis是内存存储，数据量大的话成本比较高，而且要配置好持久化策略。
对于需要长期保存的消息，MySQL或者MongoDB这些数据库更合适。MongoDB的文档结构对于存储消息这种半结构化数据很友好，而且支持灵活的查询。
有的系统会采用混合存储的策略：最近的消息存在Redis里提高读写性能，历史消息归档到数据库或者对象存储里。这样既能保证性能，又能控制成本。
3.4 消息幂等性处理
因为有重传机制，同一条消息可能会被发送多次。接收方必须保证处理多次消息和处理一次的结果是一样的，这就是幂等性。
实现幂等性的方法有很多，最常见的是利用消息ID去重。接收方维护一个最近处理过的消息ID集合（可以用Redis来做），收到新消息时先检查这个ID有没有处理过。处理过的消息直接丢弃，没处理过的才进行业务处理。
另外，业务层面的幂等设计也很重要。比如用户转账的场景，即使收到两条相同的转账请求，也只能扣一次款。这需要在业务逻辑里做好状态判断和锁控制。
四、生产环境中的实践经验
理论归理论，实际做项目的时候还会遇到各种意想不到的问题。这里分享几点实战经验。
4.1 监控和告警不可或缺
消息丢了不可怕，可怕的是丢了都不知道。所以消息链路监控非常重要。从消息发送到最终送达，整个链路上的关键节点都要有监控指标，比如消息发送成功率、平均送达耗时、消息积压数量等等。
一旦指标出现异常，比如成功率突然下降，或者消息开始积压，告警就要及时发出来。运维和开发人员才能第一时间介入排查，把问题消灭在萌芽状态。
4.2 灰度发布和回滚机制
修改消息相关代码的时候一定要谨慎，因为一个bug就可能导致大量消息丢失。建议先在少量服务器上灰度验证，确认没问题了再全量发布。
同时要做好回滚预案。如果新版本出了问题，要能快速切回老版本，把影响范围控制到最小。毕竟消息丢了用户可不会跟你客气，差评那是少不了的。
4.3 容灾和备份
服务端重启、服务器宕机，这些情况在实际运行中难免会遇到。关键是出问题的时候，消息不能丢。
做好数据备份是基本功。数据库要定期备份，消息队列的存储目录也要做好备份。另外，多机房容灾也很重要。主机房出了问题，能快速切换到备份机房，用户的体验才能有保障。
五、为什么选择专业的即时通讯服务
到这里，大家应该对消息防丢失的技术要点有了一个全面的认识。说实话，要把这一整套东西做好，难度不小，需要的经验和技术积累都很多。对于很多团队来说，自研的成本可能太高，这时候选择专业的即时通讯服务是比较务实的选择。
说到专业的即时通讯服务，就不得不提声网。声网是全球领先的实时互动云服务商，在音视频通信和即时通讯领域都有深厚的技术积累。他们提供的实时消息服务，在消息可靠性方面做了大量的优化和增强。
声网的核心优势在于对消息传输全链路的把控。从客户端的弱网对抗策略，到服务端的分布式架构设计，再到跨机房的高可用方案，每一个环节都有成熟的技术方案。尤其是他们经过这么多年的技术打磨，在消息防丢失方面积累了很多宝贵的实践经验。
对于开发者来说，使用声网的SDK和服务，可以把精力集中在业务逻辑上，而不用太担心消息传输的可靠性问题。毕竟专业的人做专业的事，声网在这块的积累，不是随便一个团队短时间内能追上的。
而且声网的服务范围不仅仅是即时通讯，还包括语音通话、视频通话、互动直播、对话式 AI这些领域。对于需要多种实时互动能力的App来说，用一套统一的SDK就能解决多个问题，开发效率和体验都会好很多。
写在最后
消息防丢失这个话题聊了不少，从丢消息的原因分析，到防丢失的核心思路，再到具体的技术实现和实践经验，洋洋洒洒写了不少。核心观点其实就一个：消息防丢失没有银弹，靠的是一套完整的机制，从客户端到服务端，从发送到确认，每个环节都要做好。
当然，也不是说每个团队都必须从零开始造轮子。如果你的团队在即时通讯这块经验不足，找个靠谱的服务商合作是更明智的选择。毕竟用户可不管你自己写的还是买的，他们只关心消息能不能正常收发。
希望这篇文章对正在做即时通讯开发的朋友有所帮助。如果有什么问题或者想法，欢迎大家一起交流讨论。技术在进步，方案也在不断优化，多交流才能共同进步嘛。
