بهینه سازی پهنای باند و کد برای یک پس زمینه چت برنامه: بهترین روشها

در ساخت یک برنامه چت یا هر سیستم پیام رسانی در زمان واقعی ، مدیریت پهنای باند و بهینه سازی کد پس زمینه برای اطمینان از تجربه صاف کاربر و استفاده از منابع سرور کارآمد بسیار مهم است. با رشد سیستم های گپ ، دست زدن به میلیون ها پیام ، کاربران همزمان و عملیات در مقیاس بزرگ می توانند به سرعت زیرساخت های باطن را تحت الشعاع قرار دهند. در این پست ، ما روشهای مختلفی را کشف خواهیم کرد استفاده از پهنای باند را بهینه کنید وت عملکرد را تقویت کنید از یک باطن مبتنی بر چت.

1. اندازه پیام را محدود کنید

یکی از ساده ترین راه ها برای کاهش مصرف پهنای باند ، تحمیل a است اندازه هر پیام را محدود کنیدبشر پیام های بزرگتر پهنای باند بیشتری را مصرف می کنند و برای پردازش کندتر هستند ، به خصوص هنگامی که از طریق یک شبکه منتقل می شوند. با رد پیام های بیش از حد بزرگ ، می توانید از دفع سیستم خود جلوگیری کنید.

نحوه اجرای:

• حداکثر حد اندازه پیام را تنظیم کنید (به عنوان مثال ، 1MB یا 10MB).
• با پاسخ خطای مناسب ، پیام هایی را که از حد اندازه فراتر می روند ، رد کنید.

const MAX_MESSAGE_SIZE = 1024 * 1024; // 1MB max message size

ws.on('message', (message) => {
  if (message.length > MAX_MESSAGE_SIZE) {
    ws.send(JSON.stringify({ error: 'Message size exceeds the allowed limit' }));
    return;
  }
  // Continue processing the message...
});

2. پیام های فشرده سازی

یکی دیگر از راههای مؤثر برای کاهش استفاده از پهنای باند این است که داده ها را فشرده کنید بین مشتری و سرور ارسال می شود. این امر به ویژه برای پیام های گپ با متن ، ایموجی ها یا تصاویری که بدون از دست دادن کیفیت قابل توجه می توانند فشرده شوند ، مفید است.

نحوه اجرای:

• فشرده سازی را در سرورهای WebSocket فعال کنید. کتابخانه های محبوب Websocket مانند ws از فشرده سازی پیام پشتیبانی کنید (به عنوان مثال ، استفاده permessage-deflate).
• همچنین می توانید منطق فشرده سازی خود را برای بارهای با استفاده از GZIP یا الگوریتم های خنثی کردن پیاده سازی کنید.

const wss = new WebSocket.Server({
  port: 8080,
  perMessageDeflate: {
    threshold: 1024 // Compress messages larger than 1KB
  }
});

3. از ارسال داده های اضافی خودداری کنید

یکی از پهنای باند سنگین ترین مشکلات در برنامه های چت ، ارسال چندین بار داده هابشر به عنوان مثال ، اگر پیام تغییر نکرده باشد ، دیگر نیازی به پخش دوباره آن به همه کاربران متصل نیست.

نحوه اجرای:

• وضعیت پیام هر کاربر را پیگیری کنید و فقط در صورت متفاوت بودن با شماره آخر ، پیام را پخش کنید.
• می توانید محتوای هش یا نسخه را داشته باشید و آن را با پیام های قبلی مقایسه کنید تا بررسی کنید که آیا تغییرات رخ داده است.

const crypto = require('crypto');

function getHash(content) {
  return crypto.createHash('sha256').update(content).digest('hex');
}

// Compare hashes before broadcasting
const previousHash = getHash(content);
if (previousHash !== storedHash) {
  // Send the message
}

4. از لرزش و محدود کردن نرخ استفاده کنید

برای جلوگیری از بیش از حد سرور با ترافیک بیش از حد ، اجرای آن ضروری است محدود کردن نرخ برای کاربران این امر مانع از اسپم می شود و تضمین می کند که هر مشتری تعداد معقول پیام را در یک بازه زمانی تعیین شده ارسال می کند.

نحوه اجرای:

• تعداد پیامهایی را که مشتری در یک پنجره زمانی ارسال می کند (به عنوان مثال ، 1 دقیقه) ردیابی کنید.
• درخواست هایی را که بیش از حد مجاز است ، رد کنید ، بنابراین پهنای باند را ذخیره می کنید و بار غیر ضروری را روی سرور کاهش می دهید.

const RATE_LIMIT = 5; // Max 5 messages per second

let messageCount = 0;
let lastReset = Date.now();

ws.on('message', (message) => {
  const now = Date.now();

  if (now - lastReset > 1000) {
    messageCount = 0; // Reset every second
    lastReset = now;
  }

  if (messageCount >= RATE_LIMIT) {
    ws.send(JSON.stringify({ error: 'Rate limit exceeded' }));
    return;
  }

  messageCount++;
  // Process the message...
});

5. فقط برای مشتریان مربوطه پخش می شود

ارسال پیام به کلیه مشتری ها در یک اتاق چت یا گروه می تواند از پهنای باند قابل توجهی استفاده کند ، به خصوص اگر چت بزرگ باشد. در عوض ، شما باید مشتریانی را که به پیام احتیاج ندارند فیلتر کنید (به عنوان مثال ، اگر پیام به آنها هدایت نشود).

نحوه اجرای:

• مشتری ها را در اتاق ها یا جلسات خاص پیگیری کنید.
• ارسال پیام فقط به مشتری در همان اتاق گپ یا جلسه کاربر.

const sessionClients = new Map();

ws.on('message', (message) => {
  const { sessionId, content } = JSON.parse(message);

  // Send only to clients in the same session
  sessionClients.get(sessionId).forEach(client => {
    if (client !== ws && client.readyState === WebSocket.OPEN) {
      client.send(JSON.stringify({ sessionId, content }));
    }
  });
});

6. از دسته پیام استفاده کنید

به جای ارسال سریع هر پیام ، در نظر بگیرید دسته بندی چندین پیام و آنها را با هم ارسال می کند. این باعث کاهش تعداد فریم های WebSocket می شود که باعث کاهش سربار می شود.

نحوه اجرای:

• چندین پیام را در یک پنجره زمانی کوتاه (به عنوان مثال ، 100ms) جمع کنید.
• آنها را به عنوان یک دسته واحد برای کلیه مشتری های اتاق ارسال کنید.

const FLUSH_INTERVAL = 100; // Flush messages every 100ms
let pendingMessages = [];

setInterval(() => {
  if (pendingMessages.length > 0) {
    sessionClients.get(currentSessionId).forEach(client => {
      if (client.readyState === WebSocket.OPEN) {
        client.send(JSON.stringify(pendingMessages));
      }
    });
    pendingMessages = []; // Clear the batch after sending
  }
}, FLUSH_INTERVAL);

ws.on('message', (message) => {
  pendingMessages.push(message);
});

7. مکانیسم ضربان قلب پینگ/پنگ

اگر خیلی طولانی بیکار باشد ، اتصالات WebSocket می تواند بسته شود و تشخیص زودرس مشتری غیرفعال می تواند منابع را ذخیره کرده و از زباله های پهنای باند جلوگیری کند. بوها پینگ/پنگ مکانیسم ضربان قلب به تشخیص و حفظ اتصالات زنده کمک می کند.

نحوه اجرای:

• به طور دوره ای پینگ را به مشتری ارسال کنید.
• اگر مشتری در یک زمان معقول با یک پنگ پاسخ نمی دهد ، اتصال را مرده و آن را ببندید.

ws.pingInterval = setInterval(() => {
  if (ws.readyState === WebSocket.OPEN) {
    ws.ping(); // Send ping to keep the connection alive
  }
}, 30000); // Ping every 30 seconds

ws.on('pong', () => {
  console.log('Pong received from client');
});

8. مشتری های غیرفعال را حذف کنید

با گذشت زمان ، برخی از مشتری ها ممکن است بدون ارسال مناسب قطع شوند close پیام حذف مشتری های غیرفعال از جلسات و آزاد کردن منابع برای حفظ کارآیی پس زمینه مهم است.

نحوه اجرای:

• برای عدم تحرک یک زمان تعیین کنید. اگر مشتری در یک زمان معین پیام ارسال نمی کند (به عنوان مثال ، 1 دقیقه) ، اتصال را ببندید.

const INACTIVITY_TIMEOUT = 60000; // 1 minute inactivity timeout

ws.lastMessageTime = Date.now();

setInterval(() => {
  if (Date.now() - ws.lastMessageTime > INACTIVITY_TIMEOUT) {
    ws.close(); // Close inactive client connection
  }
}, 30000); // Check every 30 seconds

ws.on('message', () => {
  ws.lastMessageTime = Date.now(); // Reset the last message time on new message
});

9. ذخیره سازی داده های کارآمد را اجرا کنید

ذخیره اطلاعات چت در حافظه ممکن است در دراز مدت به خصوص با تعداد زیادی از کاربران همزمان ، مقیاس پذیر نباشد. در عوض ، از a استفاده کنید حافظه نهان (مانند Redis) برای ذخیره داده های جلسه یا یک سیستم پایگاه داده کارآمد برای پیام های تاریخی.

نحوه اجرای:

• برای ذخیره جلسات فعال یا داده های اتاق چت از redis استفاده کنید.
• برای برنامه های چت در مقیاس بزرگ ، برای اطمینان از تداوم داده ها ، یک زمینه ذخیره سازی پیام مناسب را ادغام کنید.

پایان

بهینه سازی پهنای باند و بهبود عملکرد یک پس زمینه مبتنی بر چت برای مقیاس پذیری و یک تجربه کاربر مثبت بسیار مهم است. با اجرای استراتژی هایی مانند محدودیت اندازه پیامبا تراکمبا محدود کردن نرخبا کاهش پیام های اضافیوت دست زدن به داده های کارآمد، می توانید یک برنامه چت قوی و کارآمد بسازید.

در حالی که این بهینه سازی ها برای کاهش پهنای باند و استفاده از منابع بسیار عالی هستند ، نظارت و تجزیه و تحلیل منظم عملکرد برای سازگاری با پایه های در حال رشد و تقاضای داده ها به همان اندازه مهم است.

از کدام یک از این بهینه سازی ها استفاده می کنید؟ آیا در باکتری مبتنی بر چت خود با تنگناهای عملکردی روبرو شده اید؟ در نظرات به من اطلاع دهید!