从零到卓越：京东客服即时通讯系统的技术架构演进历程

京东的客服即时通讯系统名为咚咚是。咚咚之于京东相当于旺旺之于淘宝，它们都是服务于买家和卖家的沟通。 自从京东开始为第三方卖家提供入驻平台服务后，咚咚也就随之诞生了。 我们首先看看它诞生之初是什么样的。

1.0 版：诞生了（时间：2010 - 2011）

为了业务的快速上线，1.0 版本的技术架构实现是非常直接且简单粗暴的。 如何简单粗暴法？请看架构图，如下：



1.0 的功能十分简单，实现了一个 IM 的基本功能，接入、互通消息和状态。 另外还有客服功能，就是顾客接入咨询时的客服分配，按轮询方式把顾客分配给在线的客服接待。 用开源 Mina 框架实现了 TCP 的长连接接入，用 Tomcat Comet 机制实现了 HTTP 的长轮询服务。 而消息投递的实现是一端发送的消息临时存放在 Redis 中，另一端拉取的生产消费模型。

这个模型的做法导致需要以一种高频率的方式来轮询 Redis 遍历属于自己连接的关联会话消息。 这个模型很简单，简单包括多个层面的意思：理解起来简单；开发起来简单；部署起来也简单。 只需要一个 Tomcat 应用依赖一个共享的 Redis，简单的实现核心业务功能，并支持业务快速上线。

但这个简单的模型也有些严重的缺陷，主要是效率和扩展问题。 轮询的频率间隔大小基本决定了消息的延时，轮询越快延时越低，但轮询越快消耗也越高。 这个模型实际上是一个高功耗低效能的模型，因为不活跃的连接在那做高频率的无意义轮询。 高频有多高呢，基本在 100 ms 以内，你不能让轮询太慢，比如超过 2 秒轮一次，人就会在聊天过程中感受到明显的会话延迟。 随着在线人数增加，轮询的耗时也线性增长，因此这个模型导致了扩展能力和承载能力都不好，一定会随着在线人数的增长碰到性能瓶颈。

1.0 的时代背景正是京东技术平台从 .NET 向 Java 转型的年代，我也正是在这期间加入京东并参与了京东主站技术转型架构升级的过程。 之后开始接手了京东咚咚，并持续完善这个产品，进行了三次技术架构演进。

2.0 版：成长阶段（时间：2012）

我们刚接手时 1.0 已在线上运行并支持京东 POP（开放平台）业务，之后京东打算组建自营在线客服团队并落地在成都。 不管是自营还是 POP 客服咨询业务当时都起步不久，1.0 架构中的性能和效率缺陷问题还没有达到引爆的业务量级。 而自营客服当时还处于起步阶段，客服人数不足，服务能力不够，顾客咨询量远远超过客服的服务能力。 超出服务能力的顾客咨询，当时我们的系统统一返回提示客服繁忙，请稍后咨询。 这种状况导致高峰期大量顾客无论怎么刷新请求，都很可能无法接入客服，体验很差。 所以 2.0 重点放在了业务功能体验的提升上，如下图所示。



针对无法及时提供服务的顾客，可以排队或者留言。 针对纯文字沟通，提供了文件和图片等更丰富的表达方式。 另外支持了客服转接和快捷回复等方式来提升客服的接待效率。 总之，整个 2.0 就是围绕提升客服效率和用户体验。 而我们担心的效率问题在 2.0 高速发展业务的时期还没有出现，但业务量正在逐渐积累，我们知道它快要爆了。 到 2012 年末，度过双十一后开始了 3.0 的一次重大架构升级。

3.0 版：爆发阶段（时间：2013 - 2014）

经历了 2.0 时代一整年的业务高速发展，实际上代码规模膨胀的很快。 与代码一块膨胀的还有团队，从最初的 4 个人到近 30 人。 团队大了后，一个系统多人开发，开发人员层次不一，规范难统一，系统模块耦合重，改动沟通和依赖多，上线风险难以控制。 一个单独 tomcat 应用多实例部署模型终于走到头了，这个版本架构升级的主题就是服务化。

服务化的第一个问题如何把一个大的应用系统切分成子服务系统。 当时的背景是京东的部署还在半自动化年代，自动部署系统刚起步，子服务系统若按业务划分太细太多，部署工作量很大且难管理。 所以当时我们不是按业务功能分区服务的，而是按业务重要性级别划分了 0、1、2 三个级别不同的子业务服务系统。 另外就是独立了一组接入服务，针对不同渠道和通信方式的接入端，见下图。



更细化的应用服务和架构分层方式可见下图。



这次大的架构升级，主要考虑了三个方面：稳定性、效率和容量。 做了下面这些事情：

• 业务分级、核心、非核心业务隔离
• 多机房部署，流量分流、容灾冗余、峰值应对冗余
• 读库多源，失败自动转移
• 写库主备，短暂有损服务容忍下的快速切换
• 外部接口，失败转移或快速断路
• Redis 主备，失败转移
• 大表迁移，MongoDB 取代 MySQL 存储消息记录
• 改进消息投递模型
  

前 6 条基本属于考虑系统稳定性、可用性方面的改进升级。 这一块属于陆续迭代完成的，承载很多失败转移的配置和控制功能在上面图中是由管控中心提供的。 第 7 条主要是随着业务量的上升，单日消息量越来越大后，使用了 MongoDB 来单独存储量最大的聊天记录。

第 8 条是针对 1.0 版本消息轮询效率低的改进，改进后的投递方式如下图所示：



不再是轮询了，而是让终端每次建立连接后注册接入点位置，消息投递前定位连接所在接入点位置再推送过去。 这样投递效率就是恒定的了，而且很容易扩展，在线人数越多则连接数越多，只需要扩展接入点即可。 其实，这个模型依然还有些小问题，主要出在离线消息的处理上，可以先思考下，我们最后再讲。

3.0 经过了两年的迭代式升级，单纯从业务量上来说还可以继续支撑很长时间的增长。 但实际上到 2014 年底我们面对的不再是业务量的问题，而是业务模式的变化。 这直接导致了一个全新时代的到来。

4.0 版：涅槃（时间：2015 至今 )

2014 年京东的组织架构发生了很大变化，从一个公司变成了一个集团，下设多个子公司。 原来的商城成为了其中一个子公司，新成立的子公司包括京东金融、京东智能、京东到家、拍拍、海外事业部等。 各自业务范围不同，业务模式也不同，但不管什么业务总是需要客服服务。 如何复用原来为商城量身订做的咚咚客服系统并支持其他子公司业务快速接入成为我们新的课题。

最早要求接入的是拍拍网，它是从腾讯收购的，所以是完全不同的账户和订单交易体系。 由于时间紧迫，我们把为商城订做的部分剥离，基于 3.0 架构对接拍拍又单独订做了一套，并独立部署，像下面这样。



虽然在业务要求的时间点前完成了上线，但这样做也带来了明显的问题：

• 复制工程，定制业务开发，多套源码维护成本高
• 独立部署，至少双机房主备外加一个灰度集群，资源浪费大
  

以前我们都是面向业务去架构系统，如今新的业务变化形势下我们开始考虑面向平台去架构，在统一平台上跑多套业务，统一源码，统一部署，统一维护。 把业务服务继续拆分，剥离出最基础的 IM 服务，IM 通用服务，客服通用服务，而针对不同的业务特殊需求做最小化的定制服务开发。 部署方式则以平台形式部署，不同的业务方的服务跑在同一个平台上，但数据互相隔离。 服务继续被拆分的更微粒化，形成了一组服务矩阵（见下图）。



而部署方式，只需要在双机房建立两套对等集群，并另外建一个较小的灰度发布集群即可，所有不同业务都运行在统一平台集群上，如下图。



更细粒度的服务意味着每个服务的开发更简单，代码量更小，依赖更少，隔离稳定性更高。 但更细粒度的服务也意味着更繁琐的运维监控管理，直到今年公司内部弹性私有云、缓存云、消息队列、部署、监控、日志等基础系统日趋完善， 使得实施这类细粒度划分的微服务架构成为可能，运维成本可控。 而从当初 1.0 的 1 种应用进程，到 3.0 的 6、7 种应用进程，再到 4.0 的 50+ 更细粒度的不同种应用进程。 每种进程再根据承载业务流量不同分配不同的实例数，真正的实例进程数会过千。 为了更好的监控和管理这些进程，为此专门定制了一套面向服务的运维管理系统，见下图。



统一服务运维提供了实用的内部工具和库来帮助开发更健壮的微服务。 包括中心配置管理，流量埋点监控，数据库和缓存访问，运行时隔离。

如下图所示是一个运行隔离的图示：



细粒度的微服务做到了进程间隔离，严格的开发规范和工具库帮助实现了异步消息和异步 HTTP 来避免多个跨进程的同步长调用链。 进程内部通过切面方式引入了服务增强容器 Armor 来隔离线程， 并支持进程内的单独业务降级和同步转异步化执行。而所有这些工具和库服务都是为了两个目标：

• 让服务进程运行时状态可见
• 让服务进程运行时状态可被管理和改变
  

最后我们回到前文留下的一个悬念，就是关于消息投递模型的缺陷。 一开始我们在接入层检测到终端连接断开后，消息无法投递，再将消息缓存下来，等终端重连接上来再拉取离线消息。 这个模型在移动时代表现的很不好，因为移动网络的不稳定性，导致经常断链后重连。 而准确的检测网络连接断开是依赖一个网络超时的，导致检测可能不准确，引发消息假投递成功。 新的模型如下图所示，它不再依赖准确的网络连接检测，投递前待确认消息 id 被缓存，而消息体被持久存储。 等到终端接收确认返回后，该消息才算投妥，未确认的消息 id 再重新登陆后或重连接后作为离线消息推送。 这个模型不会产生消息假投妥导致的丢失，但可能导致消息重复，只需由客户终端按消息 id 去重即可。

结语

京东咚咚诞生之初正是京东技术转型到 Java 之时，经历这些年的发展，取得了很大的进步。 从草根走向专业，从弱小走向规模，从分散走向统一，从杂乱走向规范。 本文主要重心放在了几年来咚咚架构演进的过程，技术架构单独拿出来看我认为没有绝对的好与不好， 技术架构总是要放在彼时的背景下来看，要考虑业务的时效价值、团队的规模和能力、环境基础设施等等方面。 架构演进的生命周期适时匹配好业务的生命周期，才可能发挥最好的效果。

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

（原文链接：http://blog.csdn.net/mindfloating/article/details/50166169）

引用：JackJiang 发表于 2019-12-09 19:32
读的真认真

哈哈，最近正在研读im相关的文章

引用：妮子 发表于 2019-12-09 15:04
1. 存入redis的数据确实是变少了；
2. 向redis里存数据由原来的接入层上升到了消息服务模块；
3. 增加 ...

读的真认真

引用：patricky 发表于 2018-07-30 13:33
好处似乎是把redis存的东西变少了，减少了缓存的压力？另外，架构图里从消息服务到接入服务的消息投递， ...

1. 存入redis的数据确实是变少了；
2. 向redis里存数据由原来的接入层上升到了消息服务模块；
3. 增加了消息确认的功能；
4. 离线消息的拉取，也是从消息服务模块进行的整合，然后再由接入层进行投递。
以上是我的理解。

引用：江边望海 发表于 2018-09-29 08:15
后来的消息投递是基于什么实现的，怎么没有提到？

那就是长连接接入层这一块的具体逻辑了

后来的消息投递是基于什么实现的，怎么没有提到？

引用：JackJiang 发表于 2018-07-20 14:09
主要是架构的变化，已经不是具体的技术点的事了

好处似乎是把redis存的东西变少了，减少了缓存的压力？另外，架构图里从消息服务到接入服务的消息投递，理解应该是投递到集群中具体server的mq里面，服务器上的服务监听到消息之后投递到终端用户，不知理解是否正确，还请指正

引用：patricky 发表于 2018-07-20 12:42
3.0架构的离线消息跟最终版本架构的区别只是在于消息体放在redis还是mongoDB？似乎区别不大，发起都是客 ...

主要是架构的变化，已经不是具体的技术点的事了

引用：JackJiang 发表于 2018-07-06 12:18
是的

3.0架构的离线消息跟最终版本架构的区别只是在于消息体放在redis还是mongoDB？似乎区别不大，发起都是客户端，且都是短连接的方式。

引用：patricky 发表于 2018-07-06 11:00
所以说接入点指的是集群中具体的服务器，服务器从缓存/数据库中捡起属于自己的消息再发给客户端么，是这 ...

是的

引用：JackJiang 发表于 2018-06-29 11:50
相当于是：客户端连接在集群中不同的长连接服务器上，后台推送时肯定要定位这个客户端接入在哪个服务器， ...

所以说接入点指的是集群中具体的服务器，服务器从缓存/数据库中捡起属于自己的消息再发给客户端么，是这样理解么？

引用：patricky 发表于 2018-06-29 11:40
3.0升级中的第一步定位接入点的作用是什么呢？
1.0,2.0的消息传递模式都是消息发送->进入缓存->拉取消息显 ...

相当于是：客户端连接在集群中不同的长连接服务器上，后台推送时肯定要定位这个客户端接入在哪个服务器，然后通过那个服务器推送给客户端。

3.0升级中的第一步定位接入点的作用是什么呢？
1.0,2.0的消息传递模式都是消息发送->进入缓存->拉取消息显示给客服，反之类似。3.0的c端消息进来之后不再缓存了吗？怎么达到对端的呢？从图上看不出来。

看看

真是一个大宝藏

学习了 最近也在做IM 很有启发 消息接收有两种模式，拉模式和推模式，再加上消息应答，可以最大程度的保证消息不丢失