Android推送分析

   cpu多核利用能够实现Android推送的吞吐量。

  讲明白这点,我们需要了解Android推送的基本原理了。如果实现C(客户端)与server(客户端)实时通讯了。这里有两种思路了:

  1.一种是定时去server查询数据,通常是使用HTTP协议来访问web服务器,称Polling(轮询);

  2.还有一种是移动端和服务器建立长连接,使用XMPP长连接,称Push(推送)。(按照本人理解:客户端的实现时:
  while(true) {
   request(timeout);
   request(timeout);
  }
  客户端发出一个“长”请求,如果服务器发送消息或者时间out了,客户端就断开这个请求,再建立一个长请求从耗费的电量、流量和数据延迟性各方面来说,Push有明显的优势。但是使用Push的缺点是:对于客户端:实现和维护相对成本高,在移动无线网络下维护长连接,相对有一些技术上的开发难度。对于服务器:如何实现多核并发,cpu作业调度,数量庞大的长连接并发维护等技术,仍存在开发难点。在讲述Push方案的原理前,我们先了解一下移动无线网络的特点。

移动无线网络的特点:

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 Address Translation,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.如图所示:

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  GGSN(Gateway GPRS Support Node 网关GPRS支持结点)模块就实现了NAT功能。因为大部分移动无线网络运营商都是为了减少网关的NAT映射表的负荷,所以如果发现链路中有一段时间没有数据通讯时,会删除其对应表,造成链路中断。

  Push在Android平台上长连接的实现:
  既然我们知道我们移动端要和Internet进行通信,必须通过运营商的网关,所以,为了不让NAT映射表失效,我们需要定时向Internet发送数据,因为只是为了不然NAT映射表失效,所以只需发送长度为0的数据即可。注意这种定时发送的时间又叫心跳时间。  分析:

  Timer:可以按照计划或者时间周期来执行相关的任务。但是Timer需要用WakeLock来让CPU保持唤醒状态,才能保证任务的执行,这样子会消耗大量流量;当CPU处于休眠的时候,就不能唤醒执行任务,所以应用于移动端明显是不合适。

  AlarmManager:AlarmManager类是属于android系统封装好来管理RTC模块的管理类。这里就涉及到RTC模块,要更好地了解两者的区别,就要明白两者真正的区别。
RTC(Real- Time Clock)实时闹钟在一个嵌入式系统中,通常采用RTC 来提供可靠的系统时间,包括时分秒和年月日等;而且要求在系统处于关机状态下它也能够正常工作(通常采用后备电池供电),它的外围也不需要太多的辅助电路,典型的就是只需要一个高精度的32.768KHz 晶体和电阻电容等。(如果对这方面感兴趣,可以自己查阅相关资料,这里就说个大概)
好了,回来正题。所以,AlarmManager又称全局定时闹钟。这意味着,当我用使用AlarmManager来定时执行任务,CPU可以正常地休眠,只有在执行任务是,才唤醒CPU,这个过程是很短时间的。
  下面简单来说明其使用
  1.类似于Timer功能:
  //获得闹钟管理器
  AlarmManager am = (AlarmManager)getSystemService(ALARM_SERVICE);
  //设置任务执行计划
  am.setRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME, firstTime, 5*1000, sender);//从firstTime才开始执行,每隔5秒再执行

  2.实现全局定时功能:
  //获得闹钟管理器
  AlarmManager am = (AlarmManager)getSystemService(ALARM_SERVICE);
  //设置任务执行计划
  am.setRepeating(AlarmManager.ELAPSED_REALTIME_WAKEUP, firstTime, 5*1000, sender);//从firstTime才开始执行,每隔5秒再执行

  总结:在android客户端使用Push推送时,应该使用AlarmManager来实现心跳功能,使其真正实现长连接。
  

  在服务器端的实现:
  在服务器端,可以使用很多语言来实现,如C/C++,java,Erlang等等,如我们国内比较好的极光推送(C开发),openfire(java开发)等等。
  最近我看了极光推送的介绍和原理,下面我就说说他们是遇到什么难题,然后使用什么技术或者方案来解决呢。

  当有大量的手机终端需要与服务器维持长连接时,对服务器的设计会是一个很大的挑战。
  假设一台服务器维护10万个长连接,当有1000万用户量时,需要有多达100台的服务器来维护这些用户的长连接,这里还不算用于做备份的服务器,这将会是一个巨大的成本问题。那就需要我们尽可能提高单台服务器接入用户的量,也就是业界已经讨论很久了的 C10K 问题。
      这是他们怎么做的了,他们是非常巧妙的利用cpu中多核的原理,利用多核来唤起了相应核数个线程了,并且利用非阻塞的消息队列的机制,大大提高了服务器的吞吐量了,这样能够是一个服务器维持200个左右的长连接了,这样有效突破了业界一个瓶颈了。可见多核实现了android消息推送重要性。相应的思维导图如下:

 

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  这就是对android推送的分析。

 

 

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