阿里IM技术分享(一)：企业级IM王者——钉钉在后端架构上的过人之处

本文引用了唐小智发表于InfoQ公众号上的“钉钉企业级IM存储架构创新之道”一文的部分内容，即时通讯网收录时有改动，感谢原作者的无私分享。

1、引言

业界的 IM 产品在功能上同质化较高，而企业级的 IM 产品对于高可用、安全性又有更高的要求，如何打造具备差异化的产品，又在高可用、安全性、数据一致性等方面具备较高的品质，是企业级 IM 产品成功的关键。钉钉在过去短短几年时间里，用户数已破 2 亿，企业组织数破千万，钉钉是在规划企业级 IM 产品的架构上有何过人之处？本文将围绕这个话题进行展开。



阅读提示：本文适合有一定IM后端架构设计经验的开发者阅读，或许出于商业产品技术秘密的考虑，分享者在本次所分享的内容上有所保留，鉴于阿里对于钉钉在技术上的内容分享做的非常少，所以本文虽然内容不够全面，但仍然值得一读。

2、系列文章

本文是系列文章的第1篇，总目录如下：

• 《阿里IM技术分享(一)：企业级IM王者——钉钉在后端架构上的过人之处》（* 本文）
• 《阿里IM技术分享(二)：闲鱼IM基于Flutter的移动端跨端改造实践》
• 《阿里IM技术分享(三)：闲鱼亿级IM消息系统的架构演进之路》
• 《阿里IM技术分享(四)：闲鱼亿级IM消息系统的可靠投递优化实践》
• 《阿里IM技术分享(五)：闲鱼亿级IM消息系统的及时性优化实践》
• 《阿里IM技术分享(六)：闲鱼亿级IM消息系统的离线推送到达率优化》
• 《阿里IM技术分享(七)：闲鱼IM的在线、离线聊天数据同步机制优化实践》
  

相关文章：

• 《现代IM系统中聊天消息的同步和存储方案探讨》
• 《钉钉——基于IM技术的新一代企业OA平台的技术挑战(视频+PPT) [附件下载]》 （* 推荐）
  

3、不同的场景，钉钉的架构思路不同

钉钉的技术栈继承自阿里巴巴集团。阿里有着”大中台，小前台“的组织战略，所以钉钉在大的框架上是复用集团的能力，包括集团的中间件、存储引擎、微服务框架等。在此之上，钉钉聚焦在核心能力的研发，比如：IM 核心系统、系统单元化、音视频通讯，弱网优化，图片收发极致体验等等。

钉钉作为 ToB 产品，业务场景跟 ToC 的 IM 产品有很大区别，架构上也各有侧重。

3.1万人大群的架构设计思路

（本图引用自：《钉钉——基于IM技术的新一代企业OA平台的技术挑战(视频+PPT)》 ）

在钉钉里，企业的组织关系映射到 IM 的群，产生了为数众多的超级大群。和 500 群人数上限相比，钉钉支持万人大群，大幅提升了群的触达人数。

如此数目繁多的万人群给 IM 系统的流量冲击巨大。在节假日，特别是元旦、春节或者双 11 这样的重大活动时期，管理层和员工在大群高频互动，流量洪峰瞬间流过 IM 系统，挑战着系统的极限。

为支撑好超级大群，我们做了以下多点的优化。

3.1.1）降低存储扩散量：

最早 IM 使用写扩散模型，一万人的群发一条消息写一万次消息收件箱。优化为读扩散模型后，一条消息只需写一次消息收件箱，扩散量降低到万分之一。

3.1.2）智能限流：

在节日场景下，一些大群的消息发送频率过高，可能超过系统整体容量，影响 IM 系统稳定性。如果对每个群设置较低的发送阈值，系统又没有完全发挥出容量，从而提供足够流畅的用户体验。针对这个问题，我们设计了一种智能限流的方法，当总体流量超过系统阈值时，自动根据当时情况对消息发送频率相对较高的大群进行限流。

3.1.3）万人群成员多级缓存：

我们在客户端、服务端建立了群成员的多级缓存。

一方面增强了用户打开 at 列表、查看群成员列表的体验。因为群成员人数增大时，打开群成员列表的延迟提升明显，用户能感受到长达数十秒的卡顿。增加客户端缓存后，用户输入 @立刻响应成员列表，即使群里有几万个群成员。另一方面避免了大量群成员读写对 DB 的压力。如果压力直接打到 DB 层，万行记录的扩散量过大，很容易造成热点，影响系统稳定性。

3.1.4）端到端的体验保证：

客户端定期做极限压测，在群消息大规模刷屏的情况，保证用户体验流畅不卡顿。

万人群聊相关文章推荐阅读：

• 《网易云信技术分享：IM中的万人群聊技术方案实践总结》
• 《融云IM技术分享：万人群聊消息投递方案的思考和实践》
• 《企业微信的IM架构设计揭秘：消息模型、万人群、已读回执、消息撤回等》
  

更多有关群聊的架构设计文章：

• 《如何保证IM实时消息的“时序性”与“一致性”？》
• 《IM单聊和群聊中的在线状态同步应该用“推”还是“拉”？》
• 《IM群聊消息如此复杂，如何保证不丢不重？》
• 《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》
• 《移动端IM中大规模群消息的推送如何保证效率、实时性？》
• 《现代IM系统中聊天消息的同步和存储方案探讨》
• 《关于IM即时通讯群聊消息的乱序问题讨论》
• 《IM群聊消息的已读回执功能该怎么实现？》
• 《IM群聊消息究竟是存1份(即扩散读)还是存多份(即扩散写)？》
• 《一套高可用、易伸缩、高并发的IM群聊、单聊架构方案设计实践》
• 《IM群聊机制，除了循环去发消息还有什么方式？如何优化？》
  

3.2历史消息的架构设计思路

钉钉中的历史消息是可回溯的。在 ToB 场景下，数据属于企业的资产。企业有需求查看历史消息，因为它是关键的沟通信息。

3.2.1）首先是既省流量，又不遗漏的历史消息回溯协议：最近的消息通过同步协议推送到达客户端本地。而历史的消息，服务端不曾推送，客户端本地没有入库。在用户进入会话时，如果客户端发现本地消息不足，自动从服务端拉取不足的历史消息。采用这种推拉结合的协议，保证了消息不管多么久远，都可以毫无遗漏的从服务端同步下来。

3.2.2）然后是低成本的历史消息存储架构：消息具有典型的冷热属性: 用户访问的绝大部分都是最近的数据。我们自研了一套冷热分离架构，在冷库使用低成本高压缩率的存储引擎，大幅下降存储成本。

3.2.3）最后是达到金融级安全保障的历史消息加密：为了保证历史消息的安全性，我们在全链路使用金融级的加密算法，不留死角，确保没有任何人可以非法获取历史消息。

3.3场景化

ToC IM 产品的场景都比较通用。比如微信群，每个人能够使用的功能集合是一样的，大家进群聊天，都可以改群昵称，群名称。

钉钉则是面向场景打造极致体验。以班级群为例，班级群里面没有用户的概念，变成了老师、家长、学生。进群后家长无法修改群昵称，完全由系统设置，比如"小明爸爸"。所以，班级群的进群路径、群管理、昵称展示，都是面向家校沟通场景的特殊优化，目的是做到家校场景的极致用户体验。

这给技术团队带来两方面的挑战。一方面是系统模型必须做到可扩展性强，足够灵活，能够快速地支持业务场景化的需求；另一方面是在维持业务快速迭代的情况下，保持核心 IM 系统的高可用性。因此钉钉的架构必须做到同时满足这两点需求。

还是以班级群为例。它使用小程序开发，不需要发版就可以做 bugfix、实现业务需求。同时服务端切分为了业务层和 IMCore 层。业务层做灵活多变的业务逻辑，迭代速度快。IMCore 层提供基础能力和扩展点，改动频次低，主要是提供高稳定性和单元化能力。服务分层后，基本做到了新需求不改动 IMCore 层。迭代速度快，系统稳定性强，达到了业务、技术皆大欢喜的局面。

3.4单元化

单元化在钉钉有多层需求。

3.4.1）高可用：钉钉要保证 vip 用户在地域灾难的情况下可用。因此我们设计了一套基于单元化的异地容灾方案。当中心宕机，两分钟内一键把 vip 用户调度到容灾单元，确保用户能够正常使用 IM 基本功能。

3.4.2）国际化：海外地区的对于数据有合规的要求。同时，钉钉在当地部署应用，也给海外用户提供了更流畅的用户体验。

3.4.3）支持大客户及特殊行业：钉钉今天不仅承接中小企业的沟通办公，也承接不少政务大客户。他们对钉钉的诉求是具备专有云部署能力。

3.4.4）容量：随着业务发展，所有流量在中心处理不可扩展。把流量分散到多地域是一个必然选择。

钉钉通过一套代码部署，一套运维体系实现单元化，满足了以上多层次的需求。我们开发了单元化基础组件，动态路由，业务层数据同步组件等一系列基础设施，可以将钉钉部署在任何一个国家或地区，甚至客户的自有机房。

4、钉钉的高可用、安全性如何保证

企业级 IM 产品对于高可用和安全性的要求远高于 ToC 场景下的 IM 产品。一旦钉钉的消息发不出去或者收消息出现延迟，就会大面积影响企业的核心业务运转。同时，聊天数据长期保存，历史消息可实时回溯，一方面对数据存储提出了更高要求，另一方面也对数据的安全性带来了新的挑战。

钉钉在高可用性方面的努力，主要包括以下几个方面：

• 1）高可用架构：通过异地容灾、中间件冗余、存储冗余，在架构上避免单个中间件、存储或者地域的灾难对系统可用性产生影响。比如今天 IM 依赖的 DB 宕机，并不会影响用户的消息收发成功率；
• 2）变更管理：核心系统控制发布频率，每一次发布必须 checklist 校验。发布可灰度、可监控、可回滚，控制问题引入的影响面；
• 3）持续精进：通常大的故障都是由小的隐患累计产生。如何发现并解决系统中的隐患？得有机制性的解决方案。我们每天投入专人，去发现系统中的稳定性问题。常年累计下来，系统的健康度越来越高。
  

作为企业级应用，安全是钉钉的立身之本，也是企业客户最敏感的关注点。

钉钉在数据安全方面的努力，主要包括以下几个方面：

• 1）钉钉 IM 拥有高强度的链路加密，达到银行级数据加密级别：IM 在全链路上都是加密的，因为即使有一个点疏漏，数据就可能泄漏。所以在客户端、长连接、mq、存储、业务上下游，都做了加密。在接口访问层面，我们也有完善的鉴权、访问控制，确保数据不会被非法使用。
• 2）数据安全上，企业还可以选择第三方加密：聊天数据同时被钉钉、三方双重加密，数据只属于企业。
• 3）长期的安全技术沉淀：钉钉背后有阿里集团数千名工程师建立的安全保障机制。我们每一次发布都会有代码安全扫描，一般的水平权限漏洞都可以在扫描中发现，用工具把大部分漏洞扼杀在上线前。同时自主研发了动态防入侵系统，实时监测平台的安全状况，对于入侵事件具备分钟级快速发现能力及进行事件的快速响应、止血与溯源能力。
• 4）攻防演练：平时多演练，战时不流血。我们有专门的安全团队对系统进行攻防演练，红蓝对抗，及时发现潜在的安全问题，提升入侵检测及安全应急响应能力。
  

PS：以上有自high的成分存在，各位选择性阅读即可。

5、钉钉在存储等方面的创新

不同于传统 IM，钉钉在存储方面的业务需求与技术实现都有新的要求。

由于消息需要长期保存，钉钉做存储的一个重点必然是降低长期数据的存储成本。钉钉在其中做了很多事情，比如冷热分离，读写扩散，消息清理。没有成本上的优化，业务的增长带来的是不可持续的成本增长，这是无法接受的。

另一点是存储的单元化。一般 ToC 产品的单元化主要是由国际化驱动。海外市场有合规的要求，消息必须存储在当地。对于钉钉来说，除了国际化的需求，也有组织专有部署的需求，因此钉钉的存储架构上也支持单元化部署，以及多单元的互通。

除了业务场景变化给技术带来的新要求，技术同学也会有一些 geek 的想法，从而反哺业务。比如钉钉的聊天机器人，就是 IM 技术同学自发发起的。最初，很难说清楚聊天机器人对业务的贡献，因此技术同学就自己偷偷把 MVP 做出来。做出来以后，慢慢发现确实在工作中很有价值，包括 IM 的系统报警、用户 VOC 问题解决率提醒，命令行重启单台机器等等场景，用聊天机器人非常方便，很好的提高了工作效率。所以最终决定开放给用户，也受到了用户的广泛好评。

PS：本节内容有点水，各位选择阅读性即可。

以下有关IM存储设计方面的文章也值得一读：

• 《现代IM系统中聊天消息的同步和存储方案探讨》
• 《IM群聊消息究竟是存1份(即扩散读)还是存多份(即扩散写)？》
• 《微信团队分享：微信每日亿次实时音视频聊天背后的技术解密》
• 《企业微信客户端中组织架构数据的同步更新方案优化实战》
• 《微信后台基于时间序的海量数据冷热分级架构设计实践》
• 《微信海量用户背后的后台系统存储架构(视频+PPT) [附件下载]》
• 《微信朋友圈海量技术之道PPT [附件下载]》
• 《社交软件红包技术解密(六)：微信红包系统的存储层架构演进实践》
  

附录：更多即时通讯大厂的技术分享

[1] 来自阿里巴巴的技术文章：
《阿里钉钉技术分享：企业级IM之王——钉钉在后端架构上的过人之处》
《现代IM系统中聊天消息的同步和存储方案探讨》
《阿里技术分享：深度揭秘阿里数据库技术方案的10年变迁史》
《阿里技术分享：阿里自研金融级数据库OceanBase的艰辛成长之路》
《来自阿里OpenIM：打造安全可靠即时通讯服务的技术实践分享》
《钉钉——基于IM技术的新一代企业OA平台的技术挑战(视频+PPT) [附件下载]》
《阿里技术结晶：《阿里巴巴Java开发手册(规约)-华山版》[附件下载]》
《重磅发布：《阿里巴巴Android开发手册(规约)》[附件下载]》
《作者谈《阿里巴巴Java开发手册(规约)》背后的故事》
《《阿里巴巴Android开发手册(规约)》背后的故事》
《干了这碗鸡汤：从理发店小弟到阿里P10技术大牛》
《揭秘阿里、腾讯、华为、百度的职级和薪酬体系》

[2] QQ、微信团队原创技术文章：
《微信朋友圈千亿访问量背后的技术挑战和实践总结》
《腾讯技术分享：腾讯是如何大幅降低带宽和网络流量的(图片压缩篇)》
《腾讯技术分享：腾讯是如何大幅降低带宽和网络流量的(音视频技术篇)》
《微信团队分享：微信移动端的全文检索多音字问题解决方案》
《腾讯技术分享：Android版手机QQ的缓存监控与优化实践》
《微信团队分享：iOS版微信的高性能通用key-value组件技术实践》
《微信团队分享：iOS版微信是如何防止特殊字符导致的炸群、APP崩溃的？》
《腾讯技术分享：Android手Q的线程死锁监控系统技术实践》
《微信团队原创分享：iOS版微信的内存监控系统技术实践》
《让互联网更快：新一代QUIC协议在腾讯的技术实践分享》
《iOS后台唤醒实战：微信收款到账语音提醒技术总结》
《腾讯技术分享：社交网络图片的带宽压缩技术演进之路》
《微信团队分享：视频图像的超分辨率技术原理和应用场景》
《微信团队分享：微信每日亿次实时音视频聊天背后的技术解密》
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《QQ音乐团队分享：Android中的图片压缩技术详解（下篇）》
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《企业微信客户端中组织架构数据的同步更新方案优化实战》
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《月活8.89亿的超级IM微信是如何进行Android端兼容测试的》
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看到钉钉就恶心
除了讨好老板
谁想用它

有广告嫌疑，我建议是 开源吧，还可以成为企业im的标杆，卖卖服务器 插件 服务什么的，斗不过微信的，虽然很烂，先入为主

引用：inrg 发表于 2019-12-09 11:03
有广告嫌疑，我建议是 开源吧，还可以成为企业im的标杆，卖卖服务器 插件 服务什么的，斗不过微信的，虽然 ...

是有吹水的嫌疑，但我没收钉钉的好处费，只是看到文章里有些地方，稍有些养分，对自已有用吸收它就好了，管它怎么吹

确实学到了一些点，智能限流，推拉结合，冷热数据分离，不过干货太少了

引用：妮子 发表于 2019-12-12 18:07
确实学到了一些点，智能限流，推拉结合，冷热数据分离，不过干货太少了

钉钉很少分享技术，有的看就不错了

万人群读扩散, 读的压力也很大啊.

楼主, 读扩散对于哪些会话有新消息这个我不太懂==, 这个要优化的话应该是要记录下用户有消息的会话吧. 不然每次查所有会话再去查会话是否有新消息这个也不太现实..  这样优化是不是又退化成了timeline模式了..

引用：Sudo 发表于 2020-04-19 23:06
楼主, 读扩散对于哪些会话有新消息这个我不太懂==, 这个要优化的话应该是要记录下用户有消息的会话吧. 不然 ...

新消息这种，用写扩散是比较合理的。

引用：JackJiang 发表于 2020-04-19 23:10
新消息这种，用写扩散是比较合理的。

看了站里的钉钉的文章,他们是从写扩散优化成了读扩散了.

请问楼主有钉钉怎么给客户端提示哪些会话有新消息的相关资料么?

引用：Sudo 发表于 2020-04-19 23:53
看了站里的钉钉的文章,他们是从写扩散优化成了读扩散了.

请问楼主有钉钉怎么给客户端提示哪些会话有新 ...

没有。

引用：JackJiang 发表于 2020-04-20 10:05
没有。

哈哈,目前想到的方案就是离线状态下缓存有新消息的会话id..

干货有些少

引用：Monkey 发表于 2020-07-28 20:55
干货有些少

钉钉几乎不做技术分享，这样的分享对于钉钉来说已经很少见了

《最近的消息通过同步协议推送到达客户端本地。而历史的消息，服务端不曾推送，客户端本地没有入库。在用户进入会话时，如果客户端发现本地消息不足，自动从服务端拉取不足的历史消息。采用这种推拉结合的协议，保证了消息不管多么久远，都可以毫无遗漏的从服务端同步下来。》，这里的《如果客户端发现本地消息不足》客户端是怎么发现本地消息不足的啊

引用：手写的从前 发表于 2021-02-05 10:10
《最近的消息通过同步协议推送到达客户端本地。而历史的消息，服务端不曾推送，客户端本地没有入库。在用户 ...

哈哈哈，关键地方总是一笔带过。。。
你要知道，大厂里的大牛通常都不是全栈，写这种文章的一般是后端，所以，前端到底怎么实现的，他应该是不太清楚的，哈哈

学习了

引用：手写的从前 发表于 2021-02-05 10:10
《最近的消息通过同步协议推送到达客户端本地。而历史的消息，服务端不曾推送，客户端本地没有入库。在用户 ...

应该是进入一个会话发现不足以展现首屏数据就从服务端拉取

自high较多，就聊天机器人功能，给它发送打卡，它回复好的马上去打卡，简直是个沙雕设计 ，Apple store评分2.4，从哪里得出受到了用户广泛好评的结论

「万人群成员多级缓存」那里我们的App也采用了类似的实现，当时考虑的是，大量群成员频繁的@操作去调用群组接口获取数据,
一方面会增加服务端的请求压力，另一方面输入@后弹出群成员列表的动作也会因网络操作延迟，因此在客户端也实现了一层缓存，
记录了群组资料的数据。

但是增加客户端缓存又可能造成群成员列表更新不及时的问题，因此我们还增加了一个「最后更新时间」的记录值，
这个值会在每次有群成员列表更新的动作(如打开App时同步群组、查看群资料、群组更新主动通知)时更新。

当触发@操作时，会去检查这个最后更新时间是否超过限定值，如果超过就需要调用群组接口获取数据并更新本地缓存，
如果未超过就直接使用本地缓存，通过这样平衡服务端请求压力与数据更新不及时的问题。