🚀 gochat
English version(英文版本)
gochat是一个使用纯go实现的轻量级im系统
- gochat为纯go实现的即时通讯系统,支持私信消息与房间广播消息,各层之间通过rpc通讯,支持水平扩展。
- 支持websocket,tcp接入,并且在最新的版本中已经支持websocket,tcp消息互通。
- 各层之间基于etcd服务发现,在扩容部署时将会方便很多。
- 使用redis作为消息存储与投递的载体,十分轻量,在实际场景中还可以替换为更重的类似kafka,rabbitMQ。
- 由于go的交叉编译特性,编译后可以快速在各个平台上运行,gochat架构及目录结构清晰。
- 本项目贴心的提供了docker一键构建所有环境依赖,安装起来十分便捷。(如果是体验，强烈建议使用docker构建)
更新
- 2022年08月06日
- 虽然UI在本系统中并不是很重要，但看着确实别扭，用TypeScript+React糊了一个稍微看上去正常一些的前端UI界面，UI项目地址：https://github.com/LockGit/gochat-ui
- 2022年05月08日
- 目前golang版本升级到了1.18，如果未使用docker，选择自己编译安装请确保自己的go版本是否符合要求
- vendor也打包到了仓库里，加上vendor整个项目大小约66M，理论git clone后就就可以使用，由于不可抗拒的网络因素，可能需要较长时间
- 升级了一些包依赖版本，不建议在低版本的golang上尝试编译本项目，尽量升级到1.18+
- 优化：watch etcd的中对应的kv变化，动态更新服务ip地址，确保新增/移除各层后其他层能够感知
Websocket && Tcp消息互通
关于最新版本支持支持websocket,tcp消息互通部分的说明：
tcp消息投递与接收测试代码在本项目pkg/stickpackage目录中的:stickpackage_test.go文件中的Test_TcpClient方法
其中stickpackage.go文件主要为实现tcp拆包解包时用到，可以追踪下其中Pack与Unpack方法的调用地方。
主要原因是tcp是基于第4层的流式协议而非应用层协议，所以才有了这个过程。
如果是android，ios客户端来链接，那么对应的就是需要用熟悉的语言来实现这个tcp拆包解包的过程，例子中的代码是golang实现的demo。
go test -v -count=1 *.go -test.run Test_TcpClient
如果是测试tcp消息投递:
只需要修改这个方法中@todo部分的内容为你测试时正确的内容即可,测试tcp端口使用7001，7002，如果是在个人vps上,注意配置防火墙放行相关端口。
authToken为进行tcp链接时的认证token，这个token是用户标识，在web上登录后的api返回中可以看到json返回，也可以直接在redis中去查到某一个用户的token。
服务端接收到这个authToken时会把对应用户tcp链接会话加入到相应房间的会话双向链表中。
加入支持tcp后,如果一个房间中既有通过websocket进行链接的用户，又有通过tcp进行链接的用户，那么消息投递大致流程：
1，首先用户登录，携带token，房间号去连接websocket,tcp服务端，在链接层建立长链接会话，
比如用户A在房间1，通过websocket链接，用户B也在房间1，通过tcp链接。
2，用户向房间内发送消息，目前是直接把消息通过http投到相应消息队列中，
这个地方，其实也可以通过websocket,tcp来发，不过最终消息都是要进队列的。
3，task层消费队列中的消息，rpc广播到websocket链接层和tcp链接层的相应房间中，
链接层获得消息后，把消息投递到对应的远端用户(相当于遍历房间中维护的用户链接会话双向链表)
架构设计
服务发现
消息投递
消息发送必须在登录状态下,如上图,用户A向用户B发送了一条消息。那么经历了如下历程：
1,用户A调用api层接口登录系统,登录成功后与connect层认证保持长链接,
并rpc call logic层记录用户A在connect层登录的serverId,默认加入房间号1
2,用户B调用api层接口登录系统,登录成功后与connect层认证保持长链接,
并rpc call logic层记录用户B在connect层登录的serverId,默认加入房间号1
3,用户A调用api层接口发送消息,api层rpc call logic层发送消息方法,
logic层将该消息push到队列中等待task层消费
4,task层订阅logic层发送到队列中的消息后,
根据消息内容(userId,roomId,serverId)可以定位用户B目前在connect层那一个serverId上保持长链接,
进一步rpc call connect层方法
5,connect层被task层rpc call之后,会将该消息投递到相关房间内，
再进一步投递给在该房间内的用户B,完成一次完整的消息会话通讯
6,如果是私信消息,那么task层会根据userId定位connect层对应的serverId,
直接rpc call 该serverId的connect层，完成私信消息投递。
学习其他im系统，为了减少锁的竞争,会在connect层会划分bucket:
大致会像如下结构：
connect层:
bucket: (bucket,减少锁竞争)
room: (房间)
channel: (用户会话)
时序图
聊天室预览
用TypeScript + React 糊了一个稍微看上去正常一些的前端UI，UI项目地址：https://github.com/LockGit/gochat-ui
用户长链接会话内部结构
划分bucket减小锁竞争
基于CityHash让hash分布的更均匀
链接层的单个server内部结构预览
简单压测
目录结构
➜ gochat git:(master) ✗ tree -L 1
.
├── api # api接口层,提供rest api服务,主要rpc call logic层服务,可水平扩展
├── architecture # 架构图资源图片文件夹
├── bin # golang编译后的二进制文件,不参与提交至git仓库
├── config # 配置文件
├── connect # 链接层,该层用于handler住大量用户长连接,实时消息推送,除此之外,主要rpc call logic层服务,可水平扩展
├── db # 数据库链接初始化,内部gochat.sqlite3为方便演示时使用的sqlite数据库,实际场景可替换为其他关系型数据库
├── docker # 用于快速构建docker环境
├── go.mod # go包管理mod文件
├── go.sum # go包管理sum文件
├── logic # 逻辑层,该层主要接收connect层与api层的rpc请求。如果是消息,会push到队列,最终被task层消费,可水平扩展
├── main.go # gochat程序唯一入口文件
├── proto # golang rpc proto 文件
├── readme.md # 中文说明文档
├── readme.en.md # 英文说明文档
├── reload.sh # 编译gochat并执行supervisorctl restart重启相关进程
├── run.sh # 快速构建一个docker容器,启动demo
├── site # 站点层,该层为纯静态页面,会http请求api层,可水平扩展
├── task # 任务层,该层消费队列中的数据,并且rpc call connect层执行消息的发送,可水平扩展
├── tools # 工具方法
└── vendor # vendor包
相关组件
语言：golang
数据库：sqlite3
可以根据实际业务场景替换成mysql或者其他数据库,
在本项目中为方便演示,使用sqlite替代大型关系型数据库,仅存储了简单用户信息
数据库ORM：gorm
服务发现：etcd
rpc通讯：rpcx
队列:redis
方便演示使用redis,可以根据实际情况替换为kafka或者rabbitmq
缓存:redis
存储用户session,以及相关计数器,聊天室房间信息等
消息id:
snowflakeId算法,此部分可以单独拆分成微服务,使其成为基础服务的一部分。
该id发号器qps理论最高409.6w/s,互联网上没有哪一家公司可以达到这么高的并发,除非遭受DDOS攻击
数据库及表结构
在本demo中,为了足够轻量方便演示,数据库使用了sqlite3,基于gorm,所以这个是可以替换的。
如果需要替换其他关系型数据库,仅仅只需要修改相关db驱动即可。
相关表结构：
cd db && sqlite3 gochat.sqlite3
.tables
create table user(
`id` INTEGER PRIMARY KEY autoincrement , -- '用户id'
`user_name` varchar(20) not null UNIQUE default '', -- '用户名'
`password` char(40) not null default '', -- '密码'
`create_time` timestamp NOT NULL DEFAULT current_timestamp -- '创建时间'
);
安装
在启动各层之前,请确保已经启动了etcd与redis服务以及以上数据库表,
并确保【7000, 7070, 8080】端口没有被占用。（测试tcp端口使用7001，7002，如果要使用tcp,那么防火墙也需要放行这两个端口）
然后按照以下顺序启动各层,如果要扩容connect层,
请确保connect层配置中各个serverId不一样!
0,编译
go build -o gochat.bin -tags=etcd main.go
1,启动logic层
./gochat.bin -module logic
2,启动connect层
./gochat.bin -module connect_tcp
或者
./gochat.bin -module connect_websocket
3,启动task层
./gochat.bin -module task
4,启动api层
./gochat.bin -module api
5,启动一个站点,开始聊天室
./gochat.bin -module site
使用docker一键启动
使用现有镜像
amd x86架构
如果你觉得以上步骤过于繁琐,你可以使用以下docker镜像构建所有依赖环境并快速启动一个聊天室
执行docker相关步骤的时候,会到hub.docker.com拉取相关镜像,可能需要翻墙,具体看你的网络。
你可以使用我推到docker hub上的镜像:
默认镜像中已经创建了几个测试用户：
用户名,密码
demo 111111
test 111111
admin 111111
1,docker pull lockgit/gochat:1.18 (目前使用的是1.18版本)
2,git clone git@github.com:LockGit/gochat.git
3,cd gochat && sh run.sh dev 127.0.0.1 (该步骤需要一定时间编译各个模块，耐心等待即可,部分系统可能没有sh,如果执行报错,把sh run.sh dev改为./run.sh dev 127.0.0.1执行）
4,访问 http://127.0.0.1:8080/login 输入用户名/密码以访问聊天室
5,访问 http://127.0.0.1:8080 开启聊天室
构建新镜像
如果你想自己构建一个镜像,那么只需要build docker文件下的Dockerfile
make build TAG=1.18(这里的1.18就是run.sh中的镜像用到的版本）
上面build过程可能需要翻墙且需要一定时间，完成后执行:
1,git clone git@github.com:LockGit/gochat.git
2,cd gochat && sh run.sh dev 127.0.0.1 (该步骤需要一定时间编译各个模块，耐心等待即可,部分系统可能没有sh,如果执行报错,把sh run.sh dev改为./run.sh dev 127.0.0.1执行）
3,访问 http://127.0.0.1:8080/login 输入用户名/密码以访问聊天室
4,访问 http://127.0.0.1:8080 开启聊天室
如果你要部署在个人vps等公网上，让别人也能访问使用，执行 （sh run.sh dev 需要暴露的公网ip地址）即可
并确保vps上没有针对相关端口的防火墙限制。
这里提供一个在线聊天demo站点：
http://45.77.108.245:8080
用以上用户名密码登录即可,也可以自己注册一个。如果无法访问了，请使用以上docker在本地构建体验。
可用不同的账号在不同的浏览器登录,如果是Chrome,可用以隐身模式多启动几个浏览器分别以不同账号登录,
然后,体验不同账号之间聊天以及消息投递效果。(注:本demo未开启tcp的通道)
如果想部署类似的私人im聊天服务到公网体验，也可在vultr上注册账号购买一个vps主机，部署im服务体验：
https://www.vultr.com/?ref=8981750-8H
相关问题解答
整理出了几个讨论比较多的问题:
1，在发送消息的时候是通过http,为什么不是websocket?
这是server demo im,完全可以通过websocket来发送，效果一样，把相关逻辑处理放到websocket里即可，目前的消息通过http发送后也是rpc call后面的链接层进入队列
2，消息是否存储数据库?
没有存储，消息目前仅仅是在队列里流了一遍后投递出去，可以自己加存储逻辑
后续
gochat实现了简单聊天室功能,由于精力有限,你可以在此基础上使用自己的业务逻辑定制一些需求,并优掉一些gochat中的代码。
使用中的任何问题请提相关issue,后续会根据实际情况完善和优化相关代码与设计。
Backer and Sponsor
jetbrains
jetbrains有一项开源赞助计划，可以通过开源项目免费申请jetbrains全家桶license
jetbranins官方在赠送license的时候会请求提议加入他们的品牌logo推广放入到仓库中,
不过这一切都是用户自愿的原则
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License
gochat is licensed under the MIT License.