京东大规模消息推送平台搭建实践

背景

每个app或者业务都有将信息推送到用户客户端的需求。作为中台的推送平台，需要为公司内部许多个不同app同时提供可用，稳定的推送服务，因此我们消息推送平台应运而生。

推送平台架构

名词解释：

dt：全称deviceToken，代表设备唯一标识。

appId：用户在推送平台申请的应用代号。

token：平台上每个应用对应的专属密钥。

msgId：每次推送调用，平台生成的消息唯一标识。

平台侧服务：

send-pservice：对外提供推送平台网站，用户可以在网站上进行申请应用，创建推送，查看数据等操作。

send-api：对外提供接口服务，包括JSF和http两种方式，接口包含推送，解绑，注销等。

send-worker：主要负责拉取定时推送，进行发送。

通道侧服务：

habitat：负责设备数据库的相关操作，包括绑定，解绑，上报，注销等。

mutate：负责接收推送请求，处理推送的pin，dt对应关系，及推送通道的适配。

report：上报服务，负责接收设备首次登录时，生成的dt上报。

channel：负责发送最后的推送请求到各个推送通道。

slark：回执服务，负责接收部分厂商通道推送后的异步回执信息，并做后续处理。

其他：

自建通道：由平台搭建的推送通道服务，负责维护长连接，推送消息到客户端。

厂商通道：由外部厂商提供的系统级推送服务。

DataAnalysis：平台的数据统计服务，负责统计推送的流转数据。

业务方进行推送有两种方式，一个是通过推送平台网站在页面上创建推送，第二个是通过调用我们提供的api服务的方式，进行推送。推送类型分为广播和指定用户推送，用户可用在创建推送的时候指定类型，指定人群或者设备。

平台内部收到消息推送的请求后，请求内如果是以设备形式推送，系统会直接将推送内容和dt组合，推送给推送通道。如果请求是以人群pin方式推送，系统通过pin找到对应的所有有效设备，然后以内容加dt的方式进行推送。推送通道分为两种，自建通道和厂商通道。厂商通道是手机或者系统的厂商提供的系统级别推送通道，由手机系统维护，相对稳定。自建通道是我们自研的推送通道服务，通过自建通道服务与客户端之间维持的长链接，对在线设备进行推送。

关键数据准备

在应用维度，消息推送平台是为不同的app提供推送服务，所以需要为每个app生成appId以及对应的token，用于业务方调用推送平台认证使用。

在设备维度，平台会存储dt，pin和appId的对应关系，用于具体推送消息的组建以及设备数据的维护。

在消息维度，平台对于每次业务方推送请求的调用，生成一个msgId，并返回给调用方，这个msgId会在整个推送过程中被携带，从推送平台生成，推送到自建或者厂商通道，触达到客户端，最后回执给推送平台。这种方式是对整个推送流程追踪的必备条件，方便排查问题和推送数据统计。

关键技术环节

1、推送请求的处理

业务方推送可以通过平台页面创建，和调用send-api服务接口两种方式，后者的使用较为频繁。平台提供http和JSF两种接口调用形式，推送请求按照实时性分类，可以分为即时推送消息和定时推送消息。

对于要求即时推送的消息请求，api服务在接到有效调用后，会立即调用通道侧的推送接口进行推送。对于需要定时推送的消息，api服务会将任务写到redis的有序集合中。send-worker会定时拉取各个应用集合中的推送任务，并将到达推送时间的任务取出，进行封装，调用通道侧服务进行推送，得到成功回执后，将任务移除。

为了提高接口性能，除基础参数校验之外，其他请求处理流程均采用异步方式。使用线程池执行每次推送请求的处理过程，缩短响应时间。这样可以减小高并发大量请求时，因响应时间过长，导致的响应超时或者JSF线程池耗尽的情况发生。

2、请求厂商通道

通道侧在收到平台侧封装好的推送请求后，会筛选出dt，然后将消息内容体和dt组合在一起，去请求厂商通道。如果业务方传的是pin，系统则会根据对应关系定位到pin对应的dt集合。当有厂商回执清理dt，或者业务方调用解绑或者注销dt接口时，这个dt集合是动态实时更新的。对于一次推送到大量dt的相同消息体，也就是群推或者广播的情况，系统会将dt分组发送，以控制请求体的大小。

在高并发请求的情况下，请求厂商通道很可能出现厂商限流导致失败的情况。当请求失败出现后，系统都会去进行重试，但是这个时候的重试如果时间间隔太短，其重试是无意义的，厂商通道在这么短的时间内可能还是限流状态，重试间隔如果太长，又会降低请求的效率，还消耗系统的内存。

因此推送平台对于这种情况采用了可配置的重试策略，实现对重试的次数和重试时间间隔的动态调整配置，方便根据厂商通道的具体情况对重试机制进行热更新。

3、长连接的建立与维护

自建通道是消息推送平台自己搭建的长连接推送通道服务，目的是为无法接入厂商通道的设备提供有效的推送途径。

长连接的建立：

自建通道的长连接是基于TCP+TLS实现的。当客户端上线动作触发时，会向服务端机器发送请求，服务端接收到请求之后，会返回给客户端一个心跳参数，这个参数会作为双方无数据交互时的心跳间隔。此后，客户端在正常情况下，如果与服务端没有数据交互，也会定时发送心跳至服务端，双方长连接建立成功。

我们会根据实际的网络及服务器情况，动态适配heartbeatConfig参数，包括断开时间间隔Idle和心跳发送间隔heartbeat，都可以进行动态调整。

长连接的维护：

客户端的第一次请求触发onConnect动作后，服务端会把客户端ctx与自建通道集群的连接关系维护起来。当双方在Idle时间内既无数据交互，又无心跳链接时，服务端会判定该客户端下线，对应长连接已断开，客户端的所有连接记录会被自动解除。

在长连接过程中，可能出现网络断开导致客户端断连重连现象。即在Idle时间内，同一个客户端向服务端请求第二次建连，这时可能出现一个客户端与服务端建立两个长连接的情况。对于这种问题，服务端采用断开老连接，接受新连接的形式，保证集群中每台设备长连接的唯一性。

使用长连接进行推送：

当通道侧的channel服务受到最终的推送请求后，会将消息体和dt最终封装成请求通道的形式。对于使用自建通道的设备，channel会自动识别到该设备对应的服务器单机ip，将推送请求发送到对应机器进行推送。识别不到则判定设备不在线，无法进行推送。

自建长连接的安全保障：

对于自建通道的长连接服务来说，安全性是十分重要的。我们主要从两方面对安全性做了保障。第一个是自建通道使用TLS加密的服务端域名。第二个是使用自定义的编解码方式，在服务端和客户端SDK之间，我们统一使用事先规定好的自定义编码和解码方式，来提高数据层面的安全性。

4、推送回执的处理

每个厂商通道包括自建通道的回执参数标准都不统一，平台的slark服务用于接收推送通道的回执消息，目前接入回执服务的厂商包括华为，魅族，小米和OPPO。针对不同的通道，平台会根据每个通道的回执参数标准，为每个通道做单独的回执信息处理，例如根据返回码进行无效dt的清理，客户端打开推送后的流水发送（用于数据统计）等。

平台数据统计

1、消息维度数据

推送数据对于一个推送平台来说必不可少，这些数据既可以用于每个业务方查看自己每条推送的状态效果，方便他们更好的制定推送策略，同时也让每条推送有迹可循，方便了推送整个流程的问题排查。

推送状态包括处理，发送，触达，打开。消息处理和发送两个状态由通道侧处理节点生产到kafka，消息的触达和打开由SDK上报给厂商或者自建通道，再由通道回执给slark服务，生产到kafka。

推送平台对于消息推送提供了多维度的数据统计，包括对每台设备，每个用户的推送记录，还有群推和广播各个环节的总体数量统计，并体现触达率和打开率。

同时，还提供了推送通道维度的推送状况统计，以及近期推送走势图，可以让业务方从多个角度，清晰准确的观察到自己每条推送的结果。

2、设备维度数据

设备数据方面，平台除了保存每条dt的详细对应关系外，还对于每个应用的设备总量，每日的新增设备，清理设备，关闭设备进行了单独统计和展示。同时也提供了手机品牌（安卓），型号（IOS）维度的设备数据统计。

3、数据统计的实现

技术实现方面，数据的统计使用了flink计算程序，通过全流程携带的msgId，消息类型，推送状态以及客户端上报的设备类型等字段，计算出各个维度的推送数据。在每台设备这个维度的推送数据方面，使用了elasticSearch，对推送数据的必要字段进行了落地，支持用户以pin的形式，查询对应所有设备的推送情况。

监控与报警

对于一个成熟的平台化产品，对于自身业务及服务的监控和报警必不可少。消息推送平台在内部系统，用户使用需求两个方面都设置了详细的监控埋点，制定了可靠的报警规则。

在内部系统方面，推送平台针对每个新建的应用都添加了appId对应的接口埋点监控，当接口的调用量，性能，可用率发生变化时，平台管理员会根据报警，找到对应的应用负责人，方便及时的了解情况，定位问题，解决问题。同时也对关键集群中的机器设置了内存，CPU报警规则，及时监控服务端集群性能。

此外平台还对于每个应用所上传的证书进行每日定时检查。由一个定时任务程序每天拉取所有应用证书，解析证书有效期，平台会对已经失效，或者还剩7天失效的证书应用负责人进行邮件，短信等形式的报警，以敦促用户尽快更换证书，避免问题出现。

平台未来规划

提升系统性能，扩大服务范围：

目前消息推送平台已经为京东金融，京麦，京喜等应用提供消息推送服务，下一个目标就是为京东主站提供全量消息推送的服务。我们也将继续优化性能，提高系统的稳定性和可用率，打造一个优秀的大规模分布式消息推送平台。

与此同时，消息推送平台还将推进对外输出的工作。将上云，组件化的相关改造任务尽快完成，让推送平台可以对外赋能，服务到公司外部更多的用户群体。

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