系统设计面试：设计一个即时通讯系统（WhatsApp/微信）

设计一个像 WhatsApp 或微信的即时通讯系统，是系统设计面试的常考题。

核心需求

• 一对一聊天和群聊
• 消息可靠性（不能丢消息）
• 在线状态
• 历史消息
• 支持 10 亿用户

架构概览

客户端 ←→ WebSocket 长连接 ←→ 聊天服务
                                    ↓
                              消息队列（Kafka）
                                    ↓
                              消息存储（HBase/Cassandra）

为什么用 WebSocket 而不是 HTTP 轮询

HTTP 轮询延迟高、浪费带宽。WebSocket 建立长连接后服务端可以主动推送消息。但 HTTP 用于发送消息是可以的（更简单）。

消息可靠性

1. 客户端发送消息 → 服务端返回 ACK
2. 服务端存储消息并推送给接收方
3. 接收方返回 ACK
4. 如果没收到 ACK，服务端重试

对于群聊，只需存储一份消息，用「收件箱」模式——每个用户有一个消息队列。

在线状态

用户每 30 秒发送心跳。服务端记录最后心跳时间。超过 1 分钟没心跳标记为离线。

存储选型

• 消息体：HBase 或 Cassandra（按时间排序的高吞吐写入）
• 用户关系和群组：MySQL
• 图片/视频：对象存储（S3/OSS）+ CDN
• 最近消息列表：Redis

扩展

• 端到端加密（WhatsApp 的 Signal 协议）
• 消息已读状态
• 撤回消息
• 多设备同步

即时通讯看着简单，做到亿级用户且不丢消息非常复杂。