Mini WhatsApp - Sistema de Mensagens Distribuído

Este projeto implementa um sistema de mensagens distribuído, semelhante a um "Mini WhatsApp", para demonstrar conceitos de Sistemas Distribuídos. O sistema permite múltiplos servidores e clientes se comunicando em tempo real.

Funcionalidades

• Registro de usuários
• Envio de mensagens privadas entre usuários
• Broadcast de mensagens para todos os usuários
• Verificação de status (online/offline) dos usuários
• Lista de usuários conectados atualizada em tempo real
• Comunicação entre servidores para manter estado global

Tecnologias Utilizadas

• Node.js: Plataforma de execução
• Express: Framework web para configuração do servidor
• Socket.IO: Biblioteca para comunicação em tempo real
• Axios: Cliente HTTP para comunicação entre servidores

Arquitetura

O sistema segue uma arquitetura distribuída com as seguintes características:

1. Múltiplos servidores: O sistema pode ter vários servidores executando simultaneamente.
2. Comunicação entre servidores: Os servidores se comunicam entre si para manter um estado global consistente.
3. Balanceamento implícito: Clientes podem se conectar a qualquer servidor disponível.
4. Roteamento de mensagens: Mensagens são roteadas entre servidores quando necessário.

Como Executar

Requisitos

• Node.js 16+
• npm ou yarn

Instalação

# Clone o repositório (ou crie os arquivos manualmente)
git clone <repositório> mini-whatsapp
cd mini-whatsapp

# Instale as dependências
npm install

Execução dos Servidores

É possível iniciar múltiplos servidores que se comunicarão entre si.

# Iniciar o primeiro servidor (porta 3000)
npm run start-server-1

# Em outro terminal, iniciar o segundo servidor (porta 3001)
npm run start-server-2

# Em outro terminal, iniciar o terceiro servidor (porta 3002)
npm run start-server-3

Também é possível iniciar um único servidor:

npm start

Execução dos Clientes

Cliente Web

Acesse em seu navegador:

• http://localhost:3000 (para o servidor 1)
• http://localhost:3001 (para o servidor 2)
• http://localhost:3002 (para o servidor 3)

Cliente Terminal

Execute em diferentes terminais para simular múltiplos clientes:

# Conectar ao servidor padrão (localhost:3000)
npm run client

# Conectar a um servidor específico
SERVER_URL=http://localhost:3001 npm run client

Conceitos de Sistemas Distribuídos Aplicados

1. Comunicação Cliente-Servidor

O sistema utiliza o modelo cliente-servidor, onde múltiplos clientes se conectam a servidores para troca de mensagens. A comunicação é baseada em eventos usando Socket.IO, que abstrai a complexidade da comunicação bidirecional em tempo real.

2. Modelo Publish-Subscribe

O sistema implementa o padrão publish-subscribe, onde:

• Os clientes se inscrevem (subscribe) em eventos específicos
• Os servidores publicam (publish) eventos quando ocorrem mudanças
• Os clientes recebem notificações em tempo real

3. Transparência de Localização

Os clientes não precisam conhecer a localização física dos outros clientes para se comunicarem. O sistema abstrai essa complexidade, permitindo que um cliente se comunique com qualquer outro independentemente de em qual servidor estão conectados.

4. Sincronização de Estado

Os servidores mantêm uma visão consistente do estado global (quais usuários estão online e em qual servidor) através de comunicação inter-servidor usando chamadas REST com Axios.

5. Detecção de Falhas

O sistema implementa mecanismos básicos de detecção de falhas e reconexão:

• Detecção de desconexão de clientes
• Tentativas automáticas de reconexão
• Notificação de eventos de conexão/desconexão

6. Escalabilidade Horizontal

A arquitetura permite a adição de novos servidores sem interromper o funcionamento do sistema, demonstrando escalabilidade horizontal.

7. Comunicação Assíncrona

Toda a comunicação no sistema é assíncrona, baseada em eventos, o que permite melhor escalabilidade e responsividade.

8. Replicação de Dados

Informações sobre usuários conectados são replicadas entre os servidores para manter consistência do estado global.

Fluxo de Mensagens

Quando um cliente envia uma mensagem privada para outro cliente:

1. O cliente emissor envia a mensagem para seu servidor
2. O servidor verifica se o destinatário está conectado localmente
   • Se sim, entrega diretamente
   • Se não, consulta outros servidores para localizar o destinatário
3. Ao encontrar o servidor correto, a mensagem é encaminhada
4. O servidor destinatário entrega a mensagem ao cliente destinatário

Este fluxo é transparente para os usuários, que têm a impressão de se comunicarem diretamente.

Limitações e Possíveis Melhorias

• Persistência de mensagens: Atualmente, as mensagens não são armazenadas permanentemente
• Autenticação robusta: O sistema usa apenas nomes de usuário sem autenticação segura
• Criptografia: As mensagens não são criptografadas
• Tolerância a falhas: Implementação de mecanismos mais robustos de tolerância a falhas

Conclusão

Este projeto demonstra como conceitos fundamentais de sistemas distribuídos podem ser aplicados na prática para criar um sistema de mensagens escalável e resiliente. Os princípios de transparência, escalabilidade horizontal e comunicação assíncrona são particularmente evidentes na implementação.