架构师方案-Websocket集群解决方案

前言

WebSocket是一种在网络应用程序中，使客户度端和服务器之间可以进行双向通信的协议。它允许数据可以在建立连接后进行实时交换，而不必依赖传统的HTTP请求-响应模式。WebSocket使得客户端和服务器之间的数据交换变得更加简单，允许服务端主动向客户端推送数据。在WebSocket API中，浏览器和服务器只需要完成一次握手，两者之间就直接可以创建持久性的连接，并进行双向数据传输。

方案一：广播方案

• Step1: 客户端连接到某个Websocket Server，在该websocket Server中建立userid和session的绑定关系
• Step2: 其它服务或者客户端通过MQ广播消息所有Websocket Server（消息体中带有userid）
• Step3: 所有Websocket Server 根据客户端userid找到对应session， 只有存在userid和session的绑定关系的Websocket Server才发送消息到客户端

代码演示

1.Websocket Server 建立userid和session的绑定关系

@ServerEndpoint("/websocket/{businessType}/{userId}")
@Component
public class WebSocketServer {
    /**
     * 若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
     * 注意：allSession 只记录当前机器的 客户端连接，不是所有session连接
     */

    public static ConcurrentHashMap<String, Session> allSession = new ConcurrentHashMap<>();

    @Resource
    private RedisService redisService;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     *
     * @param session 可选的参数。session为与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(@PathParam(value = "businessType") String businessType, @PathParam(value = "userId") String userId, Session session, EndpointConfig config) {
        if (StringUtils.isEmpty(userId)) {
            return;
        }
        /**
         * 加入到本地map
         */
        allSession.put(userId, session);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam(value = "userId") String userId, Session session) {
        if (StringUtils.isNotEmpty(userId)) {
            allSession.remove(userId);
        }
    }


    /**
     * 发生错误时调用
     *
     * @param
     * @param
     */
    @OnError
    public void onError(@PathParam(value = "userId") String userId, Session session, Throwable error) {
    }


    /**
     * 用户id
     *
     * @param userId
     * @param message
     */
    public void sendMessageToOneUser(Integer userId, String message, String msgId) {
        if (userId == null) {
            return;
        }
        Session session = allSession.get(String.valueOf(userId));
        if (session != null) {
         //所有Websocket Server 根据客户端userid找到对应session， 只有存在userid和session的绑定关系的Websocket Server才发送消息到客户端
          session.getAsyncRemote().sendText(message);
        } else {
            System.err.println("session为空");
            allSession.remove(userId + "");
        }
    }
}

2.所有Websocket Server 接收消息并处理

@Component
@RequiredArgsConstructor
public class CreateOrderConsumer implements BaseConsumer {


    private final WebSocketServer webSocketServer;


    @Override
    public Action handleMessage(Message message) {
        CreateOrderMessage createOrderMessage = JSON.parseObject(message.getBody(), LinkCreateOrderMessage.class);

        try {
           //业务校验省略...
           //调用WebSocketServer的sendMessageToOneUser方法，里面根据客户端userid找到对应session， 只有存在userid和session的绑定关系的Websocket Server才发送消息到客户端
            webSocketServer.sendMessageToOneUser(createOrderMessage.getUserId(), JSON.toJSONString(linkActionRes),message.getMsgID());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            return Action.ReconsumeLater;
        }
        return Action.CommitMessage;
    }
}    

方案二：目标询址方案（推荐）

Id标识有两种实现形式：

为唯一的服务名：每一个WebSocketServer生成唯一的服务名（serviceName="XXX-" + IdUtil.oneId()）并注册到naocs服务组册中心，uesrid与其绑定，服务适用方使用Feign 或其它RPC调用http://{serviceName}/xxx/xxx到指定WebSocketServer

为唯一的IP+端口:每一个WebSocketServer 获取自己IP+端口，uesrid与其绑定，服务调用方使用该IP+端口

代码演示(唯一Id为唯一的服务名的形式)

1.绑定userid和服务名唯一Id的关系(以ApplicationName形式为例)

@SpringBootApplication
public class WsApplication  {

    public static void main(String[] args) {
        //动态服务名
        System.setProperty("myApplicationName", "WS-" + IdUtil.oneId());
        SpringApplication.run(WsApplication.class, args);
    }
}

spring:
  application:
    #随机名字，做ws集群使用
    name: ${myApplicationName}

@ServerEndpoint("/websocket/{businessType}/{userId}")
@Component
public class WebSocketServer {
    /**
     * 若要实现服务端与单一客户端通信的话，可以使用Map来存放，其中Key可以为用户标识
     * 注意：allSession 只记录当前机器的 客户端连接，不是所有session连接
     */

    public static ConcurrentHashMap<String, Session> allSession = new ConcurrentHashMap<>();
    /**
     *
     */
    private String myApplicationName = System.getProperty("myApplicationName");
    @Resource
    private RedisService redisService;

    /**
     * 连接建立成功调用的方法
     * 关键代码
     * @param session 可选的参数。session为与某个客户端的连接会话，需要通过它来给客户端发送数据
     */
    @OnOpen
    public void onOpen(@PathParam(value = "businessType") String businessType, @PathParam(value = "userId") String userId, Session session, EndpointConfig config) {
        if (StringUtils.isEmpty(userId)) {
            return;
        }
        /**
         * 加入到本地map
         */
        allSession.put(userId, session);
        //绑定userid和服务名唯一Id的关系
        redisService.hset(WS_MAPPING, userId + "", myApplicationName);
    }

    /**
     * 连接关闭调用的方法
     */
    @OnClose
    public void onClose(@PathParam(value = "userId") String userId, Session session) {
        if (StringUtils.isNotEmpty(userId)) {
            allSession.remove(userId);
        }
    }

    /**
     * 发生错误时调用
     *
     * @param
     * @param
     */
    @OnError
    public void onError(@PathParam(value = "userId") String userId, Session session, Throwable error) {
    }

    /**
     * 用户id
     *
     * @param userId
     * @param message
     */
    public void sendMessageToOneUser(Integer userId, String message) {
        if (userId == null) {
            return;
        }
        Session session = allSession.get(String.valueOf(userId));
        if (session != null) {
         //所有Websocket Server 根据客户端userid找到对应session， 只有存在userid和session的绑定关系的Websocket Server才发送消息到客户端
          session.getAsyncRemote().sendText(message);
        } else {
            System.err.println("session为空");
            allSession.remove(userId + "");
        }
    }
}

2.Websocket Server提供的调用接口

@RestController
@RequestMapping("push")
public class  WebSocketPushController {


    @PostMapping("{userId}")
    public void pushMessage(@PathVariable Long userId, @RequestBody Object message) {
            webSocketServer.sendMessageToOneUser(userId, message);
    }

}

3.调用方通过nacos调用目标Websocket Server

//业省略
MyApplicationName myApplicationName =  redisService.hget(WS_MAPPING, userId + "");

Feign：
http://${myApplicationName}/push/{userId}

方案	优点	缺点
广播方案	实现简单	1.增加MQ，可能造成消息挤压、消息顺序的问题 2.每个Websocket Server服务都需要去消费消息，增加每个服务的压力（做无用功） 3.要保证消息幂等性,使用分布式锁会降低服务的并发量
目标询址方案	精确调用Websocket Server服务，性能与并发量更高	1.Id标识为为唯一的服务名：Websocket Server服务名不一致可能导致一些监控系统不便于管控 2.Id标识为唯一的IP+端口 ：要保证在容器下获取IP的正确性

参考

WebSocket集群解决方案，不用MQ