一份微信后台技术架构的总结性笔记

来自公司分享讲座的一点笔记，不保证准确性。

面临的挑战

1极致的业务特性

• 流畅的消息收发
• 及时的通知
• 省电
• 省流量
• 瘦客户端
  

2困难的后台-终端同步

• 同步多样数据：账户信息、通讯录、消息、朋友圈等
• 及时通知与同步
• 移动网络下的可靠同步
• 省流量与电量
  

架构方案

1极简的同步协议

• 后台与终端只需要沟通一个数字，后台即可知道终端缺失的所有数据。
• 变更序列号/版本号：
      - 后台对用户数据的每项变更，都赋予一个单调递增的序列号，即用户的每项数据都有一个全局递增序列号。
      - 后台每次给终端发送数据都会带上所发送的所有数据的最大序列号。
      - 终端每次请求数据时都会带上已经接受到的最大序列号。
  

2高效的通知机制

• ios Apple Push Network Service
• Android等-长连接
• GPRS/EDGE信令风暴优化
• 自适应心跳间隔调节
  

3三层后台架构

4统一的RPC框架

根据ProtocolBuffer定义生成服务器框架和客户端：

• 服务器：开发人员填充接口实现
• 客户端： 应用方本地调用客户端提供的接口函数
  

屏蔽网络细节：

• 支持基于TCP/UDP的网络调用
• 支持长短连接
  

丰富的功能：

• 基于sharding的SET分布
• 基于一致性哈希的无状态存储
• 服务透明重定向
  

丰富的自动化监控：

• (1)QPS；
• (2)响应时间；
• (3)排队时间；
• (4)各个接口的调用频率与返回状态码分布；
• (5)各个服务之间的调用拓扑
  

5高并发的协程RPC

服务器同步的调用模型相较异步模型更容易学习、使用和调错。但一台服务器支撑的进程数和线程数是非常有限的。

基于用户态线程（协程）的RPC：

• 单机可以支撑数万甚至十万的用户态线程，仅受CPU和内存约束
• 提高并发性和性能
  

用户态线程RPC的实现：

• 基于makecontext/getcontext/swapcontext
• Hook Network: read/write/epoll
• 用户态线程调度
  

6就近访问

• 就近访问IDC
• 就近网络接入：覆盖各大运营商
• CDN：上传下载图片
      - 腾讯自建CDN
      - AKAMAI
  

7多IDC分布提升用户体验

• 国内复杂的网络环境
• 超过1亿的海外用户
      - 分布在全球
      - 更为多样化的网络环境
• 每个IDC都提供完整的功能和所需访问的所有数据
• 每个IDC有共同的数据和独立数据
      - 账户信息全球一致
      - 用户数据各自独立：(1)一个用户只属于某个IDC；(2)用户属性、关系链、消息；(3)按需共享的SNS数据-照片、评论、红心，减少网络同步带宽消耗
  

8IDC分布数据的高可靠最终一致性保证

• 账户数据和SNS数据主备访问模型
      - 用户所在的IDC是主IDC
      - 其他IDC相对这个用户所在IDC都是备IDC
      - 更新由主扩散到备
• 弱实时性跨IDC更新采用基于Zookeeper仲裁的主备任务队列
      - 收拢跨IDC访问接口
      - 重做保证跨IDC更新的可靠性
      - 数据序列号在重做时保证达到最终一致性
• 关系链跨IDC更新
      - 隐私控制要求实时性
      - 直接跨IDC网络调用
      - 后台批处理重试失败请求
  

8容错和容灾机制

• 单IDC
      - 用户按SET分布，各个SET之间独立
      - ...
• 高可用的异地容灾
      - 每个服务的主IDC都有一个灾备IDC
      - 挑战：终端在主备IDC切换时的无缝连接；主备间的数据一致性
  

更详细的介绍

请参见：《快速裂变：见证微信强大后台架构从0到1的演进历程（一）》、《快速裂变：见证微信强大后台架构从0到1的演进历程（二）》

全站即时通讯技术资料分类

[1] 网络编程基础资料：
《TCP/IP详解 - 第11章·UDP：用户数据报协议》
《TCP/IP详解 - 第17章·TCP：传输控制协议》
《TCP/IP详解 - 第18章·TCP连接的建立与终止》
《TCP/IP详解 - 第21章·TCP的超时与重传》
《理论经典：TCP协议的3次握手与4次挥手过程详解》
《理论联系实际：Wireshark抓包分析TCP 3次握手、4次挥手过程》
《计算机网络通讯协议关系图（中文珍藏版）》
《NAT详解：基本原理、穿越技术(P2P打洞)、端口老化等》
《UDP中一个包的大小最大能多大？》
《Java新一代网络编程模型AIO原理及Linux系统AIO介绍》
《NIO框架入门(三)：iOS与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战》
《NIO框架入门(四)：Android与MINA2、Netty4的跨平台UDP双向通信实战》
>> 更多同类文章 ……

[2] 有关IM/推送的通信格式、协议的选择：
《为什么QQ用的是UDP协议而不是TCP协议？》
《移动端即时通讯协议选择：UDP还是TCP？》
《如何选择即时通讯应用的数据传输格式》
《强列建议将Protobuf作为你的即时通讯应用数据传输格式》
《移动端IM开发需要面对的技术问题（含通信协议选择）》
《简述移动端IM开发的那些坑：架构设计、通信协议和客户端》
《理论联系实际：一套典型的IM通信协议设计详解》
《58到家实时消息系统的协议设计等技术实践分享》
>> 更多同类文章 ……

[3] 有关IM/推送的心跳保活处理：
《Android进程保活详解：一篇文章解决你的所有疑问》
《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》
《为何基于TCP协议的移动端IM仍然需要心跳保活机制？》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》
《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》
《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》
>> 更多同类文章 ……

[4] 有关WEB端即时通讯开发：
《新手入门贴：史上最全Web端即时通讯技术原理详解》
《Web端即时通讯技术盘点：短轮询、Comet、Websocket、SSE》
《SSE技术详解：一种全新的HTML5服务器推送事件技术》
《Comet技术详解：基于HTTP长连接的Web端实时通信技术》
《WebSocket详解（一）：初步认识WebSocket技术》
《socket.io实现消息推送的一点实践及思路》
>> 更多同类文章 ……

[5] 有关IM架构设计：
《浅谈IM系统的架构设计》
《简述移动端IM开发的那些坑：架构设计、通信协议和客户端》
《一套原创分布式即时通讯(IM)系统理论架构方案》
《从零到卓越：京东客服即时通讯系统的技术架构演进历程》
《蘑菇街即时通讯/IM服务器开发之架构选择》
《腾讯QQ1.4亿在线用户的技术挑战和架构演进之路PPT》
《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简(演讲全文)》
《如何解读《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简》》
《快速裂变：见证微信强大后台架构从0到1的演进历程（一）》
《17年的实践：腾讯海量产品的技术方法论》
>> 更多同类文章 ……

[6] 有关IM安全的文章：
《即时通讯安全篇（一）：正确地理解和使用Android端加密算法》
《即时通讯安全篇（二）：探讨组合加密算法在IM中的应用》
《即时通讯安全篇（三）：常用加解密算法与通讯安全讲解》
《即时通讯安全篇（四）：实例分析Android中密钥硬编码的风险》
《传输层安全协议SSL/TLS的Java平台实现简介和Demo演示》
《理论联系实际：一套典型的IM通信协议设计详解（含安全层设计）》
《微信新一代通信安全解决方案：基于TLS1.3的MMTLS详解》
《来自阿里OpenIM：打造安全可靠即时通讯服务的技术实践分享》
>> 更多同类文章 ……

[7] 有关实时音视频开发：
《即时通讯音视频开发（一）：视频编解码之理论概述》
《即时通讯音视频开发（二）：视频编解码之数字视频介绍》
《即时通讯音视频开发（三）：视频编解码之编码基础》
《即时通讯音视频开发（四）：视频编解码之预测技术介绍》
《即时通讯音视频开发（五）：认识主流视频编码技术H.264》
《即时通讯音视频开发（六）：如何开始音频编解码技术的学习》
《即时通讯音视频开发（七）：音频基础及编码原理入门》
《即时通讯音视频开发（八）：常见的实时语音通讯编码标准》
《即时通讯音视频开发（九）：实时语音通讯的回音及回音消除概述》
《即时通讯音视频开发（十）：实时语音通讯的回音消除技术详解》
《即时通讯音视频开发（十一）：实时语音通讯丢包补偿技术详解》
《即时通讯音视频开发（十二）：多人实时音视频聊天架构探讨》
《即时通讯音视频开发（十三）：实时视频编码H.264的特点与优势》
《即时通讯音视频开发（十四）：实时音视频数据传输协议介绍》
《即时通讯音视频开发（十五）：聊聊P2P与实时音视频的应用情况》
《即时通讯音视频开发（十六）：移动端实时音视频开发的几个建议》
《即时通讯音视频开发（十七）：视频编码H.264、V8的前世今生》
《简述开源实时音视频技术WebRTC的优缺点》
《良心分享：WebRTC 零基础开发者教程（中文）》
>> 更多同类文章 ……

[8] IM开发综合文章：
《移动端IM开发需要面对的技术问题》
《开发IM是自己设计协议用字节流好还是字符流好？》
《请问有人知道语音留言聊天的主流实现方式吗？》
《IM系统中如何保证消息的可靠投递（即QoS机制）》
《谈谈移动端 IM 开发中登录请求的优化》
《完全自已开发的IM该如何设计“失败重试”机制？》
《微信对网络影响的技术试验及分析（论文全文）》
《即时通讯系统的原理、技术和应用（技术论文）》
《开源IM工程“蘑菇街TeamTalk”的现状：一场有始无终的开源秀》
>> 更多同类文章 ……

[9] 开源移动端IM技术框架资料：
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：快速入门》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：常见问题解答》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：压力测试报告》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：Android版Demo使用帮助》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：Java版Demo使用帮助》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：iOS版Demo使用帮助》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：Android客户端开发指南》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：Java客户端开发指南》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：iOS客户端开发指南》
《开源移动端IM技术框架MobileIMSDK：Server端开发指南》
>> 更多同类文章 ……

[10] 有关推送技术的文章：
《iOS的推送服务APNs详解：设计思路、技术原理及缺陷等》
《Android端消息推送总结：实现原理、心跳保活、遇到的问题等》
《扫盲贴：认识MQTT通信协议》
《一个基于MQTT通信协议的完整Android推送Demo》
《求教android消息推送：GCM、XMPP、MQTT三种方案的优劣》
《移动端实时消息推送技术浅析》
《扫盲贴：浅谈iOS和Android后台实时消息推送的原理和区别》
《绝对干货：基于Netty实现海量接入的推送服务技术要点》
《移动端IM实践：谷歌消息推送服务(GCM)研究（来自微信）》
《为何微信、QQ这样的IM工具不使用GCM服务推送消息？》
>> 更多同类文章 ……

[11] 更多即时通讯技术好文分类：
http://www.52im.net/forum.php?mod=collection&op=all

附录：有关QQ、微信的文章汇总

[1] 有关QQ、微信的技术文章：
《微信后台团队：微信后台异步消息队列的优化升级实践分享》
《微信团队原创分享：微信客户端SQLite数据库损坏修复实践》
《腾讯原创分享(一)：如何大幅提升移动网络下手机QQ的图片传输速度和成功率》
《腾讯原创分享(二)：如何大幅压缩移动网络下APP的流量消耗（下篇）》
《腾讯原创分享(二)：如何大幅压缩移动网络下APP的流量消耗（上篇）》
《微信Mars：微信内部正在使用的网络层封装库，即将开源》
《如约而至：微信自用的移动端IM网络层跨平台组件库Mars已正式开源》
《开源libco库：单机千万连接、支撑微信8亿用户的后台框架基石 [源码下载]》
《微信新一代通信安全解决方案：基于TLS1.3的MMTLS详解》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(进程保活篇)》
《微信团队原创分享：Android版微信后台保活实战分享(网络保活篇)》
《Android版微信从300KB到30MB的技术演进(PPT讲稿) [附件下载]》
《微信团队原创分享：Android版微信从300KB到30MB的技术演进》
《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简(演讲全文)》
《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简(PPT讲稿) [附件下载]》
《如何解读《微信技术总监谈架构：微信之道——大道至简》》
《微信海量用户背后的后台系统存储架构(视频+PPT) [附件下载]》
《微信异步化改造实践：8亿月活、单机千万连接背后的后台解决方案》
《微信朋友圈海量技术之道PPT [附件下载]》
《微信对网络影响的技术试验及分析（论文全文）》
《一份微信后台技术架构的总结性笔记》
《架构之道：3个程序员成就微信朋友圈日均10亿发布量[有视频]》
《快速裂变：见证微信强大后台架构从0到1的演进历程（一）》
《快速裂变：见证微信强大后台架构从0到1的演进历程（二）》
《微信团队原创分享：Android内存泄漏监控和优化技巧总结》
《全面总结iOS版微信升级iOS9遇到的各种“坑”》
《微信团队原创资源混淆工具：让你的APK立减1M》
《微信团队原创Android资源混淆工具：AndResGuard [有源码]》
《Android版微信安装包“减肥”实战记录》
《iOS版微信安装包“减肥”实战记录》
《移动端IM实践：iOS版微信界面卡顿监测方案》
《微信“红包照片”背后的技术难题》
《移动端IM实践：iOS版微信小视频功能技术方案实录》
《移动端IM实践：Android版微信如何大幅提升交互性能（一）》
《移动端IM实践：Android版微信如何大幅提升交互性能（二）》
《移动端IM实践：实现Android版微信的智能心跳机制》
《移动端IM实践：WhatsApp、Line、微信的心跳策略分析》
《移动端IM实践：谷歌消息推送服务(GCM)研究（来自微信）》
《移动端IM实践：iOS版微信的多设备字体适配方案探讨》
>> 更多同类文章 ……

[2] 有关QQ、微信的技术故事：
《技术往事：创业初期的腾讯——16年前的冬天，谁动了马化腾的代码》
《技术往事：史上最全QQ图标变迁过程，追寻IM巨人的演进历史》
《开发往事：深度讲述2010到2015，微信一路风雨的背后》
《开发往事：微信千年不变的那张闪屏图片的由来》
《开发往事：记录微信3.0版背后的故事（距微信1.0发布9个月时）》
《一个微信实习生自述：我眼中的微信开发团队》
>> 更多同类文章 ……

（原文链接：http://blog.xiayf.cn/2013/10/23/learning-in-tencent-backend-arch-of-weixin/）

厉害，总结的很到位

赞，讲的这些点，都可以借鉴。感谢作者。
Jack 辛苦了，搜集了这么多，给你点个赞。

引用：tuna 发表于 2017-11-10 10:00
赞，讲的这些点，都可以借鉴。感谢作者。
Jack 辛苦了，搜集了这么多，给你点个赞。

厉害，总结的很到位

学习了学习了