分布式即时通信系统设计与实现

发布时间：2020-07-17 03:11

【摘要】：如今移动互联网技术发展迅速,特别是5G的推出,在理论上可达每秒数十GB的传输速度,是4G网络传输速度的数百倍,网络传输速度已经不再是网络通信系统的瓶颈。在网络速度不断提升的同时,各种新的产品层出不穷,可以上网的设备已经不局限于手机、平板电脑等手持设备,而是扩展到如汽车、空调、音箱等智能设备,这极大增加了网络的数据量。同时,新的业务场景对系统的实时性和稳定性要求越来越高,并且如今用户对于产品的体验要求越来越高,因此开发出可以稳定、快速的即时通信系统可以极大提高用户体验,具有重要意义。本文设计并实现了一种分布式即时通信系统,实现了在3秒左右即可完成服务器动态上线、下线,支持服务器“优雅”的下线。在通信协议的选择上,研究各种通信协议,如XMPP、MQTT等,经过比对各协议的优缺点后,确定使用一种自定义的协议格式,协议主体用谷歌开发的Google Protocol Buffer,在协议主体前加上报文头,用于标识消息长度和数据加密解密。在跨服消息处理上,利用REDIS作为中间缓存,各服务器到缓存取用户的消息,并设计了一种策略,避免无效轮询导致服务器负载过高。在连接方式上,采用基于TCP的长连接,并且在客户端、服务器之间采用心跳机制来定期检查连接。最后,为了便于对系统进行测试,开发了客户端程序,并实现了注册、登录、发送消息、修改密码、添加好友、删除好友、创建群组等业务功能。
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TP311.52
【图文】：

阻塞模式,套接字,函数调用,非阻塞

ｄｏｓｅ函数，关闭套接字，由于套接字描述符占用句柄资源，当不需要连接时，需逡逑要调用此函数释放资源。逡逑函数调用流程如图２－２所示。逡逑［逦逦逦｜邋逦：？？？—逦？？？？？．逡逑ｓｏｃｋｅｔ（）逦ｓｏｃｋｅｔ（）逡逑Ｙ逡逑ｂｉｎｄ（）逡逑逦ｙ逡逑ｌｉｓｔｅｎ（）逡逑逦＞ｊｒ逦邋邋ｙ逡逑ｃｏｎｎｅｃｔ（）邋逦？ａｃｃｅｐｔ。逡逑逦ｉｙ逦逡逑ｗｒｉｔｅ。邋逦？邋ｒｅａｄ（）逡逑逦ｉ逦逦邋Ｙ逦逡逑ｒｅａｄ。逦＜逦邋ｗｒｉｔｅ。逡逑逦ｉ逦逦邋Ｙ逦逡逑ｃｌｏｓｅ。邋逦＞邋ｃｌｏｓｅ（）逡逑图２－２套接字函数调用流程逡逑Ｆｉｇ．２－２邋Ｓｏｃｋｅｔ邋ｆｕｎｃｔｉｏｎ邋ｃａｌｌ邋ｆｌｏｗ逡逑套接字有阻塞和非阻塞两种模式，创建成功后，默认为阻塞模式，在阻塞模式下，逡逑ｃｏｎｎｅｃｔ、ａｃｃｅｐｔ、ｗｒｉｔｅ、ｒｅａｄ函数会阻塞，一直到数据发送完成或有新的网络请求到逡逑来才会返回，在这段时间，调用这些函数的线程或者进程会一直被阻塞，无法执行其逡逑他操作，因此对于需要处理大量网络请求的服务器，显然不可能使用阻塞模式，而是、逡逑必须工作在非阻塞模式。非阻塞模式下，上述函数调用后会立即返回，此时不能只从逡逑返回值判断函数执行是否成功，还需要判断ｅｒｒｎｏ值，为了避免对操作符执行不必要的逡逑８逡逑

分布式即时通信系统设计与实现

图２－３邋ｐｒｏｔｏｂｕｆ与ｘｍｌ解析速度对比逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ａｎａｌｙｓｉｓ邋ｓｐｅｅｄ邋ｏｆ邋ｐｒｏｔｏｂｕｆ邋ａｎｄ邋ＸＭＬ逡逑

算法流程,密钥,密文

而且速度较快，适用于加密大量数据的场合［２１，２２１。逡逑由于ＤＥＳ算法密钥过短，存在一定的安全隐患，又产生了３ＤＥＳ，也就是通过执行逡逑３次ＤＥＳ来达到增加密钥长度和提高安全性，其过程如图２－４所示。逡逑密钥１丨逦密钥２逦：密钥３逡逑逦逦邋逦）邋［逦邋逦逦邋逦＞邋［逦邋逦逦邋逦］邋［逦邋．逦逡逑明文一＋邋加密：一￣？密文１邋—？解密——？密文２邋Ｉ——？加密；￣？密文逡逑＿．ｙ逦逦逦逡逑图２－４邋３ＤＥＳ算法流程逡逑Ｆｉｇ．２－４邋３ＤＥＳ邋ａｌｇｏｒｉｔｈｍ邋ｆｌｏｗ逡逑１２逡逑

【参考文献】