CN109120727A - 分布式消息推送系统 - Google Patents

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牛路
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Abstract

本发明公开了一种分布式消息推送系统，包括：业务层、通道层和客户端，所述业务层与所述通道层相耦接；所述通道层分别与所述业务层和客户端相耦接；所述客户端与所述通道层相耦接，所述客户端与所述通道层维持长连接通道实现数据的双向传递；所述业务层用于推送业务形态的展示。所述客户端包括并行的状态适配模块、鉴权及防伪服务模块、以及心跳服务模块。本申请的分布式消息推送系统实现了心跳机制的优化、解决了消息重复接收的问题、实现了消息协议选择、DNS劫持及就近流量接入、实现鉴权防伪，解决了现有技术中内容推送方法的不足。

Description

分布式消息推送系统
技术领域
本发明涉及计算机数据处理技术领域，更具体地，涉及一种分布式消息推送系统。
背景技术
随着信息数据的爆炸式增长，如何及时准确地获取有价值的目标数据，成为迫切的应用需求。
但现有的消息推送方法存在以下缺点：
由于NAT断连、DHCP租期失效、连接探测等原因使得通道层与客户端不能维持长连接；
如果消息是单次发送及反馈，那么在网络条件不好的时候就会出现消息重复接收的问题；
当恶意APP伪造透传消息内容体来拉起业务行为并打开恶意网站有可能导致用户信息泄露。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种分布式消息推送系统，包括：业务层、通道层和客户端，所述业务层与所述通道层相耦接；所述通道层分别与所述业务层和客户端相耦接；所述客户端与所述通道层相耦接，所述客户端与所述通道层维持长连接通道实现数据的双向传递；所述业务层用于推送业务形态的展示，其中，
所述通道层，包括推送后端接入模块、存储模块、消息分发模块、路由设备和推送前端接入模块，其中，
所述推送后端接入模块，分别与所述业务层、存储模块、和消息分发模块相耦接，用于接入所述业务层；
所述存储模块，分别与所述推送后端接入模块和推送前端接入模块相耦接，用于消息数据统计、和离线消息信息存储，终端网络重启后再进行推送；
所述路由设备，用于连接至互联网或分布式云节点；
所述消息分发模块，分别与所述推送后端接入模块和推送前端接入模块相耦接，用于根据消息达到时间进行就近机房选择、以及消息体封装；
所述推送前端接入模块，分别与所述存储模块、消息分发模块相耦接，与客户端维持长连接；
所述客户端包括并行的状态适配模块、鉴权及防伪服务模块、以及心跳服务模块，其中，
所述状态适配服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于识别当前终端所处环境和状态，状态不同传送给心跳服务模块采用不同的心跳时间间隔；
所述鉴权及防伪服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于消息体格式校验、及消息防伪造验证；
所述心跳服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于在NAT断连、DHCP租期失效、连接探测时进行长连接维持。
优选地，所述心跳服务模块预设有心跳间隔选择规则，包括按照当前终端所处环境和状态选择心跳间隔、和通过心跳增加步长和心跳减少步长来选择心跳区间。
优选地，还包括消息序列标注模块，在发送给客户端的消息中标注有序列号，客户端定期反馈当前接收到的消息序列，如果序列与当前发送的序列号不匹配，从反馈的序列号开始重新发送。
优选地，所述推送后端接入模块采用RPC的远程调用实现接入所述业务层。
优选地，所述路由设备中设有消息协议选择模块，消息协议包括应用层协议和二进制数据协议，应用层协议为文本协议，包括XMPP和SIP，其二进制数据协议为PB协议和消息队列TT协议。
优选地，所述鉴权及防伪服务模块，通过信息摘要算法MD5对消息进行可逆加密，当消息达到客户端之后进行反向解密校验。
优选地，所述业务层包括：订阅服务、推送API、推送任务服务、监控服务、流控、任务调度、以及消息队列。。
推送服务为网络环境下教育资源的获取与科研知识体系的建立提出了新的模式和方法,从根本上转变了人们的信息获取和学习手段,从教育资源的共享层面出发,推动服务为教育、学习、科研提供的新的方式。对教育资源推送服务进行初步的系统设计，提出各模块的功能以及技术方案。并以某学科为例进行系统原型的开发。
与现有技术相比，本发明提供的分布式消息推送系统，至少实现了如下的有益效果：
本申请的分布式消息推送系统实现了心跳机制的优化、解决了消息重复接收的问题、实现了消息协议选择、DNS劫持及就近流量接入、实现鉴权防伪，解决了现有技术中内容推送方法的不足。
当然，实施本发明的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。
图1是实施例1中分布式内容推送方法结构示意图；
图2是心跳区间选择流程图；
其中，1-业务层；2-通道层；3-客户端；21-推送后端接入模块；22-存储模块；23-消息分发模块；24-路由设备；25-推送前端接入模块；31-状态适配模块；32-鉴权及防伪服务模块；33-心跳服务模块。
具体实施方式
现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。
以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
实施例1：
结合图1，本实施例提供了一种分布式消息推送系统，包括：业务层1、通道层2和客户端3，所述业务层1与所述通道层2相耦接；所述通道层2 分别与所述业务层1和客户端3相耦接；所述客户端3与所述通道层2相耦接；客户端3与通道层2维持长连接通道实现数据的双向传递，业务层 1用于推送业务形态的展示。
所述通道层2，包括推送后端接入模块21、存储模块22、消息分发模块23、路由设备24和推送前端接入模块，其中，
所述推送后端接入模块21，分别与所述业务层1、存储模块22、和消息分发模块23相耦接，用于接入所述业务层1；
所述存储模块22，分别与所述推送后端接入模块21和推送前端接入模块相耦接，用于消息数据统计、和离线消息信息存储，终端网络重启后再进行推送；
所述路由设备24，用于连接至互联网或分布式云节点；
所述消息分发模块23，分别与所述推送后端接入模块21和推送前端接入模块相耦接，用于根据消息达到时间进行就近机房选择、以及消息体封装；
所述推送前端接入模块，分别与所述存储模块22、消息分发模块23 相耦接，与客户端3维持长连接；
所述客户端3包括并行的状态适配模块31、鉴权及防伪服务模块32、以及心跳服务模块33，其中，
所述状态适配服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于识别当前终端所处环境和状态，状态不同传送给心跳服务模块33采用不同的心跳时间间隔；
所述鉴权及防伪服务模块32，与所述推送前端接入模块相耦接，用于消息体格式校验、及消息防伪造验证；
所述心跳服务模块33，与所述推送前端接入模块相耦接，用于在NAT 断连、DHCP租期失效、连接探测时进行长连接维持。
实施例2:
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种分布式消息推送系统，包括：业务层1、通道层2和客户端3，所述业务层1与所述通道层2相耦接；所述通道层2分别与所述业务层1和客户端3相耦接；所述客户端3与所述通道层2相耦接；客户端3与通道层2维持长连接通道实现数据的双向传递，业务层1用于推送业务形态的展示。所述业务层1包括：订阅服务、推送API、推送任务服务、监控服务、流控、任务调度、以及消息队列。
所述通道层2，包括推送后端接入模块21、存储模块22、消息分发模块23、路由设备24和推送前端接入模块，其中，
所述推送后端接入模块21，分别与所述业务层1、存储模块22、和消息分发模块23相耦接，用于接入所述业务层1；
所述存储模块22，分别与所述推送后端接入模块21和推送前端接入模块相耦接，用于消息数据统计、和离线消息信息存储，终端网络重启后再进行推送；
所述路由设备24，用于连接至互联网或分布式云节点；
所述消息分发模块23，分别与所述推送后端接入模块21和推送前端接入模块相耦接，用于根据消息达到时间进行就近机房选择、以及消息体封装；
所述推送前端接入模块，分别与所述存储模块22、消息分发模块23 相耦接，与客户端3维持长连接；
所述客户端3包括并行的状态适配模块31、鉴权及防伪服务模块32、以及心跳服务模块33，其中，
所述状态适配服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于识别当前终端所处环境和状态，状态不同传送给心跳服务模块33采用不同的心跳时间间隔；
识别当前终端所处环境和状态，例如微信所做的状态适配服务区分为：活跃态、次活跃态、自适应计算态、后台稳定态以及空闲态等几种。选择不同的状态会传送给心跳服务采取不同的心跳时间间隔。
所述鉴权及防伪服务模块32，与所述推送前端接入模块相耦接，用于消息体格式校验、及消息防伪造验证；
所述心跳服务模块33，与所述推送前端接入模块相耦接，用于在NAT 断连、DHCP租期失效、连接探测时进行长连接维持。
所述心跳服务模块33预设有心跳间隔选择规则，包括按照当前终端所处环境和状态选择心跳间隔、和通过心跳增加步长和心跳减少步长来选择心跳区间。心跳不是服务端主动去发信息检测客户端3状态，而是在服务端保存下来所有客户端3的状态信息，然后等待客户端3定时来访问服务端，更新自己的当前状态，如果客户端3超过指定的时间没有来更新状态，则认为客户端3已经宕机或者其状态异常。
还包括消息序列标注模块，在发送给客户端3的消息中标注有序列号，客户端3定期反馈当前接收到的消息序列，如果序列与当前发送的序列号不匹配，从反馈的序列号开始重新发送。
所述推送后端接入模块21采用RPC的远程调用实现接入所述业务层 1。
所述鉴权及防伪服务模块32，通过信息摘要算法MD5对消息进行可逆加密，当消息达到客户端3之后进行反向解密校验。MD5的全称是 Message-Digest Algorithm 5(信息-摘要算法)，是让大容量信息在用数字签名软件签署私人密匙前被"压缩"成一种保密的格式(就是把一个任意长度的字节串变换成一定长的大整数)。
所述路由设备24中设有消息协议选择模块，消息协议包括应用层协议和二进制数据协议，应用层协议为文本协议，包括XMPP和SIP，其二进制数据协议为PB协议和消息队列TT协议。
XMPP是一种基于标准通用标记语言的子集XML的协议，它继承了在 XML环境中灵活的发展性。因此，基于XMPP的应用具有超强的可扩展性。经过扩展以后的XMPP可以通过发送扩展的信息来处理用户的需求，以及在XMPP的顶端建立如内容发布系统和基于地址的服务等应用程序。而且， XMPP包含了针对服务器端的软件协议，使之能与另一个进行通话。
SIP(Session Initiation Protocol，会话初始协议)是由IETF(InternetEngineering Task Force，因特网工程任务组)制定的多媒体通信协议。它是一个基于文本的应用层控制协议，用于创建、修改和释放一个或多个参与者的会话。广泛应用于CS(Circuit Switched，电路交换)、NGN(Next Generation Network，下一代网络)以及IMS(IPMultimedia Subsystem，IP 多媒体子系统)的网络中，可以支持并应用于语音、视频、数据等多媒体业务，同时也可以应用于Presence(呈现)、Instant Message(即时消息) 等特色业务。
Protocol Buffers是一种轻便高效的结构化数据存储格式，可以用于结构化数据串行化，或者说序列化。它很适合做数据存储或RPC数据交换格式。可用于通讯协议、数据存储等领域的语言无关、平台无关、可扩展的序列化结构数据格式。目前提供了C++、Java、Python三种语言的API。
消息队列TT(Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和制动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。
实施例3：
本实施例为应用实施例，在分布式内容推送过程中实现以下功能：
1、实现心跳机制优化：心跳服务：为了应对NAT断连、DHCP租期失效、连接探测，需要有一个心跳服务进行维持，而心跳服务的选择策略是长连接维持的一个重要优化点。
(1)NAT断连
因为IP v4的IP量有限，运营商分配给手机终端的IP是运营商内网的IP，手机要连接Internet，就需要通过运营商的网关做一个网络地址转换(Network AddressTranslation，NAT)。简单的说运营商的网关需要维护一个外网IP、端口到内网IP、端口的对应关系，以确保内网的手机可以跟Internet的服务器通讯。大部分移动无线网络运营商都在链路一段时间没有数据通讯时，会淘汰NAT表中的对应项，造成链路中断。下表1列出一些已测试过的网络的NAT超时时间(更多数据由于测试条件所限没有测到)：
表1已测试过的网络的NAT超时时间
地区/网络 NAT超时时间
中国移动3G和2G 5分钟
中国联通2G 5分钟
中国电信3G 大于28分钟
美国3G 大于28分钟
中国台湾3G 大于28分钟
长连接心跳间隔必须要小于NAT超时时间(aging-time)，如果超过aging-time不做心跳，TCP长连接链路就会中断，Server就无法发送Push 给手机，只能等到客户端3下次心跳失败后，重建连接才能取到消息。
(2)安卓DHCP的租期问题
DHCP租期到了不会主动续约并且会继续使用过期IP，这个问题导致的问题表象是，在超过租期的某个时间点(没有规律)会导致IP过期，老的TCP连接不能正常收发数据。并且系统没有网络变化事件，只有等应用判断主动建立新的TCP连接才引起安卓设备重新向DHCP Server申请IP 租用。
基于以上两种因素的考虑，长连接就很有可能会出现断开，那么具体选择多久进行一次心跳探测呢？首先可以肯定的一点不能太久，要不能连接早已被断开或者说消息接收不及时，那太频繁的进行心跳检测呢显然也有一个问题，那就是功耗会加大，如何平衡这个选择呢？通常做法就是依据状态选择智能选择心跳时隔，这里的状态分为两类：网络状态及应用所处场景状态(例如前面所描述的微信所区分的几类状态)。心跳区间选择流程如图2所示：
1)按场景状态选择心跳区间
2)通过心跳增加步长(网络质量良好)和心跳减少步长(网络质量差) 来逐渐逼近网络最优心跳区间
2、实现消息重复接收问题优化
如果消息是单次发送及反馈，那么在网络条件不好的时候很容易出现消息重复接收问题，而如何解决消息重复接收呢？
可以通过消息序列标注解决法，具体的做法是发一批带序列号的消息下发，客户端3定期反馈当前接收到的消息序列，如果序列和当前发送不匹配就从反馈的序列号开始重新发送。
3、实现消息协议选择
应用层协议：文本协议：XMPP(xml)、SIP(类http协议)
二进制数据协议：protocolbuffer(PB)、消息队列TT
4、DNS劫持及就近流量接入
通过IP来和后端服务建立长连接，一旦DNS劫持之后IP连接不通，那么就可以在服务端维护一个后端服务IP列表，在客户端3通过hash散列的方式去随机挑选其中一个IP连接，如果发现不通更新这个IP列表信息，这个功能还可以实现流量就近接入，例如通过把所有IP测试一遍，选择连接效率最高的那个IP就行建立长连接。
5)实现鉴权防伪
当一个恶意APP伪造透传消息内容体来拉起业务行为并打开恶意网站就有可能导致用户信息泄露，那么这里就有涉及一个消息防伪问题，一般做法就是通过消息MD5加签同时进行可逆加密，到达客户端3之后进行反向解密校验就可防止消息伪造的行为。
与现有技术相比，本发明提供的分布式消息推送系统，至少实现了如下的有益效果：
本申请的分布式消息推送系统实现了心跳机制的优化、解决了消息重复接收的问题、实现了消息协议选择、DNS劫持及就近流量接入、实现鉴权防伪，解决了现有技术中内容推送方法的不足。
虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (7)

1.一种分布式消息推送系统，其特征在于，包括：业务层、通道层和客户端，所述业务层与所述通道层相耦接；所述通道层分别与所述业务层和客户端相耦接；所述客户端与所述通道层相耦接，所述客户端与所述通道层维持长连接通道实现数据的双向传递；所述业务层用于推送业务形态的展示，其中，
所述通道层，包括推送后端接入模块、存储模块、消息分发模块、路由设备和推送前端接入模块，其中，
所述推送后端接入模块，分别与所述业务层、存储模块、和消息分发模块相耦接，用于接入所述业务层；
所述存储模块，分别与所述推送后端接入模块和推送前端接入模块相耦接，用于消息数据统计、和离线消息信息存储，终端网络重启后再进行推送；
所述路由设备，用于连接至互联网或分布式云节点；
所述消息分发模块，分别与所述推送后端接入模块和推送前端接入模块相耦接，用于根据消息达到时间进行就近机房选择、以及消息体封装；
所述推送前端接入模块，分别与所述存储模块、消息分发模块相耦接，与客户端维持长连接；
所述客户端包括并行的状态适配模块、鉴权及防伪服务模块、以及心跳服务模块，其中，
所述状态适配服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于识别当前终端所处环境和状态，状态不同传送给心跳服务模块采用不同的心跳时间间隔；
所述鉴权及防伪服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于消息体格式校验、及消息防伪造验证；
所述心跳服务模块，与所述推送前端接入模块相耦接，用于在NAT断连、DHCP租期失效、连接探测时进行长连接维持。
2.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，所述心跳服务模块预设有心跳间隔选择规则，包括按照当前终端所处环境和状态选择心跳间隔、和通过心跳增加步长和心跳减少步长来选择心跳区间。
3.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，还包括消息序列标注模块，在发送给客户端的消息中标注有序列号，客户端定期反馈当前接收到的消息序列，如果序列与当前发送的序列号不匹配，从反馈的序列号开始重新发送。
4.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，所述推送后端接入模块采用RPC的远程调用实现接入所述业务层。
5.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，所述路由设备中设有消息协议选择模块，消息协议包括应用层协议和二进制数据协议，应用层协议为文本协议，包括XMPP和SIP，其二进制数据协议为PB协议和消息队列TT协议。
6.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，所述鉴权及防伪服务模块，通过信息摘要算法MD5对消息进行可逆加密，当消息达到客户端之后进行反向解密校验。
7.根据权利要求1所述的分布式消息推送系统，其特征在于，所述业务层包括：订阅服务、推送API、推送任务服务、监控服务、流控、任务调度、以及消息队列。
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