分布式开放消息系统 ( RocketMQ ) 的原理与实践
分布式消息系統(tǒng)作為實(shí)現(xiàn)分布式系統(tǒng)可擴(kuò)展、可伸縮性的關(guān)鍵組件，需要具有高吞吐量、高可用等特點(diǎn)。而談到消息系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，就回避不了兩個(gè)問(wèn)題：
RocketMQ作為阿里開(kāi)源的一款高性能、高吞吐量的消息中間件，它是怎樣來(lái)解決這兩個(gè)問(wèn)題的？RocketMQ 有哪些關(guān)鍵特性？其實(shí)現(xiàn)原理是怎樣的？
關(guān)鍵特性以及其實(shí)現(xiàn)原理
一、順序消息
消息有序指的是可以按照消息的發(fā)送順序來(lái)消費(fèi)。例如：一筆訂單產(chǎn)生了 3 條消息，分別是訂單創(chuàng)建、訂單付款、訂單完成。消費(fèi)時(shí)，要按照順序依次消費(fèi)才有意義。與此同時(shí)多筆訂單之間又是可以并行消費(fèi)的。首先來(lái)看如下示例：
假如生產(chǎn)者產(chǎn)生了2條消息：M1、M2，要保證這兩條消息的順序，應(yīng)該怎樣做？你腦中想到的可能是這樣：
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你可能會(huì)采用這種方式保證消息順序
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假定M1發(fā)送到S1，M2發(fā)送到S2，如果要保證M1先于M2被消費(fèi)，那么需要M1到達(dá)消費(fèi)端被消費(fèi)后，通知S2，然后S2再將M2發(fā)送到消費(fèi)端。
這個(gè)模型存在的問(wèn)題是，如果M1和M2分別發(fā)送到兩臺(tái)Server上，就不能保證M1先達(dá)到MQ集群，也不能保證M1被先消費(fèi)。換個(gè)角度看，如果M2先于M1達(dá)到MQ集群，甚至M2被消費(fèi)后，M1才達(dá)到消費(fèi)端，這時(shí)消息也就亂序了，說(shuō)明以上模型是不能保證消息的順序的。如何才能在MQ集群保證消息的順序？一種簡(jiǎn)單的方式就是將M1、M2發(fā)送到同一個(gè)Server上：
保證消息順序，你改進(jìn)后的方法
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這樣可以保證M1先于M2到達(dá)MQServer（生產(chǎn)者等待M1發(fā)送成功后再發(fā)送M2），根據(jù)先達(dá)到先被消費(fèi)的原則，M1會(huì)先于M2被消費(fèi)，這樣就保證了消息的順序。
這個(gè)模型也僅僅是理論上可以保證消息的順序，在實(shí)際場(chǎng)景中可能會(huì)遇到下面的問(wèn)題：
網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題
只要將消息從一臺(tái)服務(wù)器發(fā)往另一臺(tái)服務(wù)器，就會(huì)存在網(wǎng)絡(luò)延遲問(wèn)題。如上圖所示，如果發(fā)送M1耗時(shí)大于發(fā)送M2的耗時(shí)，那么M2就仍將被先消費(fèi)，仍然不能保證消息的順序。即使M1和M2同時(shí)到達(dá)消費(fèi)端，由于不清楚消費(fèi)端1和消費(fèi)端2的負(fù)載情況，仍然有可能出現(xiàn)M2先于M1被消費(fèi)的情況。
那如何解決這個(gè)問(wèn)題？將M1和M2發(fā)往同一個(gè)消費(fèi)者，且發(fā)送M1后，需要消費(fèi)端響應(yīng)成功后才能發(fā)送M2。
聰明的你可能已經(jīng)想到另外的問(wèn)題：如果M1被發(fā)送到消費(fèi)端后，消費(fèi)端1沒(méi)有響應(yīng)，那是繼續(xù)發(fā)送M2呢，還是重新發(fā)送M1？一般為了保證消息一定被消費(fèi)，肯定會(huì)選擇重發(fā)M1到另外一個(gè)消費(fèi)端2，就如下圖所示。
保證消息順序的正確姿勢(shì)
這樣的模型就嚴(yán)格保證消息的順序，細(xì)心的你仍然會(huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消費(fèi)端1沒(méi)有響應(yīng)Server時(shí)有兩種情況，一種是M1確實(shí)沒(méi)有到達(dá)(數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡(luò)傳送中丟失)，另外一種消費(fèi)端已經(jīng)消費(fèi)M1且已經(jīng)發(fā)送響應(yīng)消息，只是MQ Server端沒(méi)有收到。如果是第二種情況，重發(fā)M1，就會(huì)造成M1被重復(fù)消費(fèi)。也就引入了我們要說(shuō)的第二個(gè)問(wèn)題，消息重復(fù)問(wèn)題，這個(gè)后文會(huì)詳細(xì)講解。
回過(guò)頭來(lái)看消息順序問(wèn)題，嚴(yán)格的順序消息非常容易理解，也可以通過(guò)文中所描述的方式來(lái)簡(jiǎn)單處理。總結(jié)起來(lái)，要實(shí)現(xiàn)嚴(yán)格的順序消息，簡(jiǎn)單且可行的辦法就是：
保證生產(chǎn)者 - MQServer - 消費(fèi)者是一對(duì)一對(duì)一的關(guān)系
這樣的設(shè)計(jì)雖然簡(jiǎn)單易行，但也會(huì)存在一些很嚴(yán)重的問(wèn)題，比如：
但我們的最終目標(biāo)是要集群的高容錯(cuò)性和高吞吐量。這似乎是一對(duì)不可調(diào)和的矛盾，那么阿里是如何解決的？
世界上解決一個(gè)計(jì)算機(jī)問(wèn)題最簡(jiǎn)單的方法：“恰好”不需要解決它！—— 沈詢
有些問(wèn)題，看起來(lái)很重要，但實(shí)際上我們可以通過(guò)合理的設(shè)計(jì)或者將問(wèn)題分解來(lái)規(guī)避。如果硬要把時(shí)間花在解決問(wèn)題本身，實(shí)際上不僅效率低下，而且也是一種浪費(fèi)。從這個(gè)角度來(lái)看消息的順序問(wèn)題，我們可以得出兩個(gè)結(jié)論：
所以從業(yè)務(wù)層面來(lái)保證消息的順序而不僅僅是依賴于消息系統(tǒng)，是不是我們應(yīng)該尋求的一種更合理的方式？
最后我們從源碼角度分析RocketMQ怎么實(shí)現(xiàn)發(fā)送順序消息。
RocketMQ通過(guò)輪詢所有隊(duì)列的方式來(lái)確定消息被發(fā)送到哪一個(gè)隊(duì)列（負(fù)載均衡策略）。比如下面的示例中，訂單號(hào)相同的消息會(huì)被先后發(fā)送到同一個(gè)隊(duì)列中：
// RocketMQ通過(guò)MessageQueueSelector中實(shí)現(xiàn)的算法來(lái)確定消息發(fā)送到哪一個(gè)隊(duì)列上 // RocketMQ默認(rèn)提供了兩種MessageQueueSelector實(shí)現(xiàn)：隨機(jī)/Hash // 當(dāng)然你可以根據(jù)業(yè)務(wù)實(shí)現(xiàn)自己的MessageQueueSelector來(lái)決定消息按照何種策略發(fā)送到消息隊(duì)列中 SendResult sendResult = producer.send(msg, new MessageQueueSelector() {@Overridepublic MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) {Integer id = (Integer) arg;int index = id % mqs.size();return mqs.get(index);} }, orderId);在獲取到路由信息以后，會(huì)根據(jù)MessageQueueSelector實(shí)現(xiàn)的算法來(lái)選擇一個(gè)隊(duì)列，同一個(gè)OrderId獲取到的肯定是同一個(gè)隊(duì)列。
private SendResult send() {// 獲取topic路由信息TopicPublishInfo topicPublishInfo = this.tryToFindTopicPublishInfo(msg.getTopic());if (topicPublishInfo != null && topicPublishInfo.ok()) {MessageQueue mq = null;// 根據(jù)我們的算法，選擇一個(gè)發(fā)送隊(duì)列// 這里的arg = orderIdmq = selector.select(topicPublishInfo.getMessageQueueList(), msg, arg);if (mq != null) {return this.sendKernelImpl(msg, mq, communicationMode, sendCallback, timeout);}} }二、消息重復(fù)
上面在解決消息順序問(wèn)題時(shí)，引入了一個(gè)新的問(wèn)題，就是消息重復(fù)。那么RocketMQ是怎樣解決消息重復(fù)的問(wèn)題呢？還是“恰好”不解決。
造成消息重復(fù)的根本原因是：網(wǎng)絡(luò)不可達(dá)。只要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)交換數(shù)據(jù)，就無(wú)法避免這個(gè)問(wèn)題。所以解決這個(gè)問(wèn)題的辦法就是繞過(guò)這個(gè)問(wèn)題。那么問(wèn)題就變成了：如果消費(fèi)端收到兩條一樣的消息，應(yīng)該怎樣處理？
第1條很好理解，只要保持冪等性，不管來(lái)多少條重復(fù)消息，最后處理的結(jié)果都一樣。第2條原理就是利用一張日志表來(lái)記錄已經(jīng)處理成功的消息的ID，如果新到的消息ID已經(jīng)在日志表中，那么就不再處理這條消息。
第1條解決方案，很明顯應(yīng)該在消費(fèi)端實(shí)現(xiàn)，不屬于消息系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能。第2條可以消息系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，也可以業(yè)務(wù)端實(shí)現(xiàn)。正常情況下出現(xiàn)重復(fù)消息的概率其實(shí)很小，如果由消息系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的話，肯定會(huì)對(duì)消息系統(tǒng)的吞吐量和高可用有影響，所以最好還是由業(yè)務(wù)端自己處理消息重復(fù)的問(wèn)題，這也是RocketMQ不解決消息重復(fù)的問(wèn)題的原因。
RocketMQ不保證消息不重復(fù)，如果你的業(yè)務(wù)需要保證嚴(yán)格的不重復(fù)消息，需要你自己在業(yè)務(wù)端去重。
三、事務(wù)消息
RocketMQ除了支持普通消息，順序消息，另外還支持事務(wù)消息。首先討論一下什么是事務(wù)消息以及支持事務(wù)消息的必要性。我們以一個(gè)轉(zhuǎn)帳的場(chǎng)景為例來(lái)說(shuō)明這個(gè)問(wèn)題：Bob向Smith轉(zhuǎn)賬100塊。
在單機(jī)環(huán)境下，執(zhí)行事務(wù)的情況，大概是下面這個(gè)樣子：
單機(jī)環(huán)境下轉(zhuǎn)賬事務(wù)示意圖
當(dāng)用戶增長(zhǎng)到一定程度，Bob和Smith的賬戶及余額信息已經(jīng)不在同一臺(tái)服務(wù)器上了，那么上面的流程就變成了這樣：
集群環(huán)境下轉(zhuǎn)賬事務(wù)示意圖
這時(shí)候你會(huì)發(fā)現(xiàn)，同樣是一個(gè)轉(zhuǎn)賬的業(yè)務(wù)，在集群環(huán)境下，耗時(shí)居然成倍的增長(zhǎng)，這顯然是不能夠接受的。那如何來(lái)規(guī)避這個(gè)問(wèn)題？
大事務(wù) = 小事務(wù) + 異步
將大事務(wù)拆分成多個(gè)小事務(wù)異步執(zhí)行。這樣基本上能夠?qū)⒖鐧C(jī)事務(wù)的執(zhí)行效率優(yōu)化到與單機(jī)一致。轉(zhuǎn)賬的事務(wù)就可以分解成如下兩個(gè)小事務(wù)：
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小事務(wù)+異步消息
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圖中執(zhí)行本地事務(wù)（Bob賬戶扣款）和發(fā)送異步消息應(yīng)該保證同時(shí)成功或者同時(shí)失敗，也就是扣款成功了，發(fā)送消息一定要成功，如果扣款失敗了，就不能再發(fā)送消息。那問(wèn)題是：我們是先扣款還是先發(fā)送消息呢？
首先看下先發(fā)送消息的情況，大致的示意圖如下：
事務(wù)消息：先發(fā)送消息
存在的問(wèn)題是：如果消息發(fā)送成功，但是扣款失敗，消費(fèi)端就會(huì)消費(fèi)此消息，進(jìn)而向Smith賬戶加錢(qián)。
先發(fā)消息不行，那就先扣款吧，大致的示意圖如下：
事務(wù)消息-先扣款
存在的問(wèn)題跟上面類似：如果扣款成功，發(fā)送消息失敗，就會(huì)出現(xiàn)Bob扣錢(qián)了，但是Smith賬戶未加錢(qián)。
可能大家會(huì)有很多的方法來(lái)解決這個(gè)問(wèn)題，比如：直接將發(fā)消息放到Bob扣款的事務(wù)中去，如果發(fā)送失敗，拋出異常，事務(wù)回滾。這樣的處理方式也符合“恰好”不需要解決的原則。
這里需要說(shuō)明一下：如果使用Spring來(lái)管理事物的話，大可以將發(fā)送消息的邏輯放到本地事物中去，發(fā)送消息失敗拋出異常，Spring捕捉到異常后就會(huì)回滾此事物，以此來(lái)保證本地事物與發(fā)送消息的原子性。
RocketMQ支持事務(wù)消息，下面來(lái)看看RocketMQ是怎樣來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
RocketMQ實(shí)現(xiàn)發(fā)送事務(wù)消息
RocketMQ第一階段發(fā)送Prepared消息時(shí)，會(huì)拿到消息的地址，第二階段執(zhí)行本地事物，第三階段通過(guò)第一階段拿到的地址去訪問(wèn)消息，并修改消息的狀態(tài)。
細(xì)心的你可能又發(fā)現(xiàn)問(wèn)題了，如果確認(rèn)消息發(fā)送失敗了怎么辦？RocketMQ會(huì)定期掃描消息集群中的事物消息，如果發(fā)現(xiàn)了Prepared消息，它會(huì)向消息發(fā)送端(生產(chǎn)者)確認(rèn)，Bob的錢(qián)到底是減了還是沒(méi)減呢？如果減了是回滾還是繼續(xù)發(fā)送確認(rèn)消息呢？RocketMQ會(huì)根據(jù)發(fā)送端設(shè)置的策略來(lái)決定是回滾還是繼續(xù)發(fā)送確認(rèn)消息。這樣就保證了消息發(fā)送與本地事務(wù)同時(shí)成功或同時(shí)失敗。
那我們來(lái)看下RocketMQ源碼，是如何處理事務(wù)消息的。客戶端發(fā)送事務(wù)消息的部分（完整代碼請(qǐng)查看：rocketmq-example工程下的com.alibaba.rocketmq.example.transaction.TransactionProducer）：
// =============================發(fā)送事務(wù)消息的一系列準(zhǔn)備工作======================================== // 未決事務(wù)，MQ服務(wù)器回查客戶端 // 也就是上文所說(shuō)的，當(dāng)RocketMQ發(fā)現(xiàn)`Prepared消息`時(shí)，會(huì)根據(jù)這個(gè)Listener實(shí)現(xiàn)的策略來(lái)決斷事務(wù) TransactionCheckListener transactionCheckListener = new TransactionCheckListenerImpl(); // 構(gòu)造事務(wù)消息的生產(chǎn)者 TransactionMQProducer producer = new TransactionMQProducer("groupName"); // 設(shè)置事務(wù)決斷處理類 producer.setTransactionCheckListener(transactionCheckListener); // 本地事務(wù)的處理邏輯，相當(dāng)于示例中檢查Bob賬戶并扣錢(qián)的邏輯 TransactionExecuterImpl tranExecuter = new TransactionExecuterImpl(); producer.start() // 構(gòu)造MSG，省略構(gòu)造參數(shù) Message msg = new Message(......); // 發(fā)送消息 SendResult sendResult = producer.sendMessageInTransaction(msg, tranExecuter, null); producer.shutdown();接著查看sendMessageInTransaction方法的源碼，總共分為3個(gè)階段：發(fā)送Prepared消息、執(zhí)行本地事務(wù)、發(fā)送確認(rèn)消息。
// ================================事務(wù)消息的發(fā)送過(guò)程============================================= public TransactionSendResult sendMessageInTransaction(.....) {// 邏輯代碼，非實(shí)際代碼// 1.發(fā)送消息sendResult = this.send(msg);// sendResult.getSendStatus() == SEND_OK// 2.如果消息發(fā)送成功，處理與消息關(guān)聯(lián)的本地事務(wù)單元LocalTransactionState localTransactionState = tranExecuter.executeLocalTransactionBranch(msg, arg);// 3.結(jié)束事務(wù)this.endTransaction(sendResult, localTransactionState, localException); }endTransaction方法會(huì)將請(qǐng)求發(fā)往broker(mq server)去更新事務(wù)消息的最終狀態(tài)：
如果endTransaction方法執(zhí)行失敗，數(shù)據(jù)沒(méi)有發(fā)送到broker，導(dǎo)致事務(wù)消息的 狀態(tài)更新失敗，broker會(huì)有回查線程定時(shí)（默認(rèn)1分鐘）掃描每個(gè)存儲(chǔ)事務(wù)狀態(tài)的表格文件，如果是已經(jīng)提交或者回滾的消息直接跳過(guò)，如果是prepared狀態(tài)則會(huì)向Producer發(fā)起CheckTransaction請(qǐng)求，Producer會(huì)調(diào)用DefaultMQProducerImpl.checkTransactionState()方法來(lái)處理broker的定時(shí)回調(diào)請(qǐng)求，而checkTransactionState會(huì)調(diào)用我們的事務(wù)設(shè)置的決斷方法來(lái)決定是回滾事務(wù)還是繼續(xù)執(zhí)行，最后調(diào)用endTransactionOneway讓broker來(lái)更新消息的最終狀態(tài)。
再回到轉(zhuǎn)賬的例子，如果Bob的賬戶的余額已經(jīng)減少，且消息已經(jīng)發(fā)送成功，Smith端開(kāi)始消費(fèi)這條消息，這個(gè)時(shí)候就會(huì)出現(xiàn)消費(fèi)失敗和消費(fèi)超時(shí)兩個(gè)問(wèn)題，解決超時(shí)問(wèn)題的思路就是一直重試，直到消費(fèi)端消費(fèi)消息成功，整個(gè)過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)消息重復(fù)的問(wèn)題，按照前面的思路解決即可。
消費(fèi)事務(wù)消息
這樣基本上可以解決消費(fèi)端超時(shí)問(wèn)題，但是如果消費(fèi)失敗怎么辦？阿里提供給我們的解決方法是：人工解決。大家可以考慮一下，按照事務(wù)的流程，因?yàn)槟撤N原因Smith加款失敗，那么需要回滾整個(gè)流程。如果消息系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)這個(gè)回滾流程的話，系統(tǒng)復(fù)雜度將大大提升，且很容易出現(xiàn)Bug，估計(jì)出現(xiàn)Bug的概率會(huì)比消費(fèi)失敗的概率大很多。這也是RocketMQ目前暫時(shí)沒(méi)有解決這個(gè)問(wèn)題的原因，在設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)消息系統(tǒng)時(shí)，我們需要衡量是否值得花這么大的代價(jià)來(lái)解決這樣一個(gè)出現(xiàn)概率非常小的問(wèn)題，這也是大家在解決疑難問(wèn)題時(shí)需要多多思考的地方。
20160321補(bǔ)充：在3.2.6版本中移除了事務(wù)消息的實(shí)現(xiàn)，所以此版本不支持事務(wù)消息，具體情況請(qǐng)參考rocketmq的issues(已失效)：
https://github.com/alibaba/RocketMQ/issues/65
https://github.com/alibaba/RocketMQ/issues/138
https://github.com/alibaba/RocketMQ/issues/156
四、Producer如何發(fā)送消息
Producer輪詢某topic下的所有隊(duì)列的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)發(fā)送方的負(fù)載均衡，如下圖所示：
producer發(fā)送消息負(fù)載均衡
首先分析一下RocketMQ的客戶端發(fā)送消息的源碼：
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// 構(gòu)造Producer DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("ProducerGroupName"); // 初始化Producer，整個(gè)應(yīng)用生命周期內(nèi)，只需要初始化1次 producer.start(); // 構(gòu)造Message Message msg = new Message("TopicTest1",// topic"TagA",// tag：給消息打標(biāo)簽,用于區(qū)分一類消息，可為null"OrderID188",// key：自定義Key，可以用于去重，可為null("Hello MetaQ").getBytes());// body：消息內(nèi)容 // 發(fā)送消息并返回結(jié)果 SendResult sendResult = producer.send(msg); // 清理資源，關(guān)閉網(wǎng)絡(luò)連接，注銷自己 producer.shutdown();在整個(gè)應(yīng)用生命周期內(nèi)，生產(chǎn)者需要調(diào)用一次start方法來(lái)初始化，初始化主要完成的任務(wù)有：
初始化完成后，開(kāi)始發(fā)送消息，發(fā)送消息的主要代碼如下：
private SendResult sendDefaultImpl(Message msg,......) {// 檢查Producer的狀態(tài)是否是RUNNINGthis.makeSureStateOK();// 檢查msg是否合法：是否為null、topic,body是否為空、body是否超長(zhǎng)Validators.checkMessage(msg, this.defaultMQProducer);// 獲取topic路由信息TopicPublishInfo topicPublishInfo = this.tryToFindTopicPublishInfo(msg.getTopic());// 從路由信息中選擇一個(gè)消息隊(duì)列MessageQueue mq = topicPublishInfo.selectOneMessageQueue(lastBrokerName);// 將消息發(fā)送到該隊(duì)列上去sendResult = this.sendKernelImpl(msg, mq, communicationMode, sendCallback, timeout); }代碼中需要關(guān)注的兩個(gè)方法tryToFindTopicPublishInfo和selectOneMessageQueue。前面說(shuō)過(guò)在producer初始化時(shí)，會(huì)啟動(dòng)定時(shí)任務(wù)獲取路由信息并更新到本地緩存，所以tryToFindTopicPublishInfo會(huì)首先從緩存中獲取topic路由信息，如果沒(méi)有獲取到，則會(huì)自己去namesrv獲取路由信息。selectOneMessageQueue方法通過(guò)輪詢的方式，返回一個(gè)隊(duì)列，以達(dá)到負(fù)載均衡的目的。
如果Producer發(fā)送消息失敗，會(huì)自動(dòng)重試，重試的策略：
五、消息存儲(chǔ)
RocketMQ的消息存儲(chǔ)是由consume queue和commit log配合完成的。
1、Consume Queue
consume queue是消息的邏輯隊(duì)列，相當(dāng)于字典的目錄，用來(lái)指定消息在物理文件commit log上的位置。
我們可以在配置中指定consumequeue與commitlog存儲(chǔ)的目錄
每個(gè)topic下的每個(gè)queue都有一個(gè)對(duì)應(yīng)的consumequeue文件，比如：
Consume Queue文件組織，如圖所示：
Consume Queue文件組織示意圖
死信隊(duì)列（Dead Letter Queue）一般用于存放由于某種原因無(wú)法傳遞的消息，比如處理失敗或者已經(jīng)過(guò)期的消息。
Consume Queue中存儲(chǔ)單元是一個(gè)20字節(jié)定長(zhǎng)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，順序?qū)戫樞蜃x，如下圖所示：
consumequeue文件存儲(chǔ)單元格式
2、Commit Log
CommitLog：消息存放的物理文件，每臺(tái)broker上的commitlog被本機(jī)所有的queue共享，不做任何區(qū)分。
文件的默認(rèn)位置如下，仍然可通過(guò)配置文件修改：
CommitLog的消息存儲(chǔ)單元長(zhǎng)度不固定，文件順序?qū)?#xff0c;隨機(jī)讀。消息的存儲(chǔ)結(jié)構(gòu)如下表所示，按照編號(hào)順序以及編號(hào)對(duì)應(yīng)的內(nèi)容依次存儲(chǔ)。
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Commit Log存儲(chǔ)單元結(jié)構(gòu)圖
3、消息存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)
消息存儲(chǔ)實(shí)現(xiàn)，比較復(fù)雜，也值得大家深入了解，后面會(huì)單獨(dú)成文來(lái)分析(目前正在收集素材)，這小節(jié)只以代碼說(shuō)明一下具體的流程。
// Set the storage time msg.setStoreTimestamp(System.currentTimeMillis()); // Set the message body BODY CRC (consider the most appropriate setting msg.setBodyCRC(UtilAll.crc32(msg.getBody())); StoreStatsService storeStatsService = this.defaultMessageStore.getStoreStatsService(); synchronized (this) {long beginLockTimestamp = this.defaultMessageStore.getSystemClock().now();// Here settings are stored timestamp, in order to ensure an orderly globalmsg.setStoreTimestamp(beginLockTimestamp);// MapedFile：操作物理文件在內(nèi)存中的映射以及將內(nèi)存數(shù)據(jù)持久化到物理文件中MapedFile mapedFile = this.mapedFileQueue.getLastMapedFile();// 將Message追加到文件commitlogresult = mapedFile.appendMessage(msg, this.appendMessageCallback);switch (result.getStatus()) {case PUT_OK:break;case END_OF_FILE:// Create a new file, re-write the messagemapedFile = this.mapedFileQueue.getLastMapedFile();result = mapedFile.appendMessage(msg, this.appendMessageCallback);break;DispatchRequest dispatchRequest = new DispatchRequest(topic,// 1queueId,// 2result.getWroteOffset(),// 3result.getWroteBytes(),// 4tagsCode,// 5msg.getStoreTimestamp(),// 6result.getLogicsOffset(),// 7msg.getKeys(),// 8/*** Transaction*/msg.getSysFlag(),// 9msg.getPreparedTransactionOffset());// 10// 1.分發(fā)消息位置到ConsumeQueue// 2.分發(fā)到IndexService建立索引this.defaultMessageStore.putDispatchRequest(dispatchRequest); }4、消息的索引文件
如果一個(gè)消息包含key值的話，會(huì)使用IndexFile存儲(chǔ)消息索引，文件的內(nèi)容結(jié)構(gòu)如圖：
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消息索引
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索引文件主要用于根據(jù)key來(lái)查詢消息的，流程主要是：
六、消息訂閱
RocketMQ消息訂閱有兩種模式，一種是Push模式，即MQServer主動(dòng)向消費(fèi)端推送；另外一種是Pull模式，即消費(fèi)端在需要時(shí)，主動(dòng)到MQServer拉取。但在具體實(shí)現(xiàn)時(shí)，Push和Pull模式都是采用消費(fèi)端主動(dòng)拉取的方式。
首先看下消費(fèi)端的負(fù)載均衡：
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消費(fèi)端負(fù)載均衡
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消費(fèi)端會(huì)通過(guò)RebalanceService線程，10秒鐘做一次基于topic下的所有隊(duì)列負(fù)載：
如同上圖所示：如果有 5 個(gè)隊(duì)列，2 個(gè) consumer，那么第一個(gè) Consumer 消費(fèi) 3 個(gè)隊(duì)列，第二 consumer 消費(fèi) 2 個(gè)隊(duì)列。這里采用的就是平均分配策略，它類似于分頁(yè)的過(guò)程，TOPIC下面的所有queue就是記錄，Consumer的個(gè)數(shù)就相當(dāng)于總的頁(yè)數(shù)，那么每頁(yè)有多少條記錄，就類似于某個(gè)Consumer會(huì)消費(fèi)哪些隊(duì)列。
通過(guò)這樣的策略來(lái)達(dá)到大體上的平均消費(fèi)，這樣的設(shè)計(jì)也可以很方面的水平擴(kuò)展Consumer來(lái)提高消費(fèi)能力。
消費(fèi)端的Push模式是通過(guò)長(zhǎng)輪詢的模式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，就如同下圖：
Push模式示意圖
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Consumer端每隔一段時(shí)間主動(dòng)向broker發(fā)送拉消息請(qǐng)求，broker在收到Pull請(qǐng)求后，如果有消息就立即返回?cái)?shù)據(jù)，Consumer端收到返回的消息后，再回調(diào)消費(fèi)者設(shè)置的Listener方法。如果broker在收到Pull請(qǐng)求時(shí)，消息隊(duì)列里沒(méi)有數(shù)據(jù)，broker端會(huì)阻塞請(qǐng)求直到有數(shù)據(jù)傳遞或超時(shí)才返回。
當(dāng)然，Consumer端是通過(guò)一個(gè)線程將阻塞隊(duì)列LinkedBlockingQueue<PullRequest>中的PullRequest發(fā)送到broker拉取消息，以防止Consumer一致被阻塞。而B(niǎo)roker端，在接收到Consumer的PullRequest時(shí)，如果發(fā)現(xiàn)沒(méi)有消息，就會(huì)把PullRequest扔到ConcurrentHashMap中緩存起來(lái)。broker在啟動(dòng)時(shí)，會(huì)啟動(dòng)一個(gè)線程不停的從ConcurrentHashMap取出PullRequest檢查，直到有數(shù)據(jù)返回。
七、RocketMQ的其他特性
前面的6個(gè)特性都是基本上都是點(diǎn)到為止，想要深入了解，還需要大家多多查看源碼，多多在實(shí)際中運(yùn)用。當(dāng)然除了已經(jīng)提到的特性外，RocketMQ還支持：
其中涉及到的很多設(shè)計(jì)思路和解決方法都值得我們深入研究：
RocketMQ最佳實(shí)踐
一、Producer最佳實(shí)踐
1、一個(gè)應(yīng)用盡可能用一個(gè) Topic，消息子類型用 tags 來(lái)標(biāo)識(shí)，tags 可以由應(yīng)用自由設(shè)置。只有發(fā)送消息設(shè)置了tags，消費(fèi)方在訂閱消息時(shí)，才可以利用 tags 在 broker 做消息過(guò)濾。
2、每個(gè)消息在業(yè)務(wù)層面的唯一標(biāo)識(shí)碼，要設(shè)置到 keys 字段，方便將來(lái)定位消息丟失問(wèn)題。由于是哈希索引，請(qǐng)務(wù)必保證 key 盡可能唯一，這樣可以避免潛在的哈希沖突。
3、消息發(fā)送成功或者失敗，要打印消息日志，務(wù)必要打印 sendresult 和 key 字段。
4、對(duì)于消息不可丟失應(yīng)用，務(wù)必要有消息重發(fā)機(jī)制。例如：消息發(fā)送失敗，存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)，能有定時(shí)程序嘗試重發(fā)或者人工觸發(fā)重發(fā)。
5、某些應(yīng)用如果不關(guān)注消息是否發(fā)送成功，請(qǐng)直接使用sendOneWay方法發(fā)送消息。
二、Consumer最佳實(shí)踐
1、消費(fèi)過(guò)程要做到冪等（即消費(fèi)端去重）
2、盡量使用批量方式消費(fèi)方式，可以很大程度上提高消費(fèi)吞吐量。
3、優(yōu)化每條消息消費(fèi)過(guò)程
三、其他配置
線上應(yīng)該關(guān)閉autoCreateTopicEnable，即在配置文件中將其設(shè)置為false。
RocketMQ在發(fā)送消息時(shí)，會(huì)首先獲取路由信息。如果是新的消息，由于MQServer上面還沒(méi)有創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的Topic，這個(gè)時(shí)候，如果上面的配置打開(kāi)的話，會(huì)返回默認(rèn)TOPIC的（RocketMQ會(huì)在每臺(tái)broker上面創(chuàng)建名為T(mén)BW102的TOPIC）路由信息，然后Producer會(huì)選擇一臺(tái)Broker發(fā)送消息，選中的broker在存儲(chǔ)消息時(shí)，發(fā)現(xiàn)消息的topic還沒(méi)有創(chuàng)建，就會(huì)自動(dòng)創(chuàng)建topic。后果就是：以后所有該TOPIC的消息，都將發(fā)送到這臺(tái)broker上，達(dá)不到負(fù)載均衡的目的。
所以基于目前RocketMQ的設(shè)計(jì)，建議關(guān)閉自動(dòng)創(chuàng)建TOPIC的功能，然后根據(jù)消息量的大小，手動(dòng)創(chuàng)建TOPIC。
RocketMQ設(shè)計(jì)相關(guān)
RocketMQ的設(shè)計(jì)假定：
每臺(tái)PC機(jī)器都可能宕機(jī)不可服務(wù)
任意集群都有可能處理能力不足
最壞的情況一定會(huì)發(fā)生
內(nèi)網(wǎng)環(huán)境需要低延遲來(lái)提供最佳用戶體驗(yàn)
RocketMQ的關(guān)鍵設(shè)計(jì)：
分布式集群化
強(qiáng)數(shù)據(jù)安全
海量數(shù)據(jù)堆積
毫秒級(jí)投遞延遲（推拉模式）
這是RocketMQ在設(shè)計(jì)時(shí)的假定前提以及需要到達(dá)的效果。我想這些假定適用于所有的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。隨著我們系統(tǒng)的服務(wù)的增多，每位開(kāi)發(fā)者都要注意自己的程序是否存在單點(diǎn)故障，如果掛了應(yīng)該怎么恢復(fù)、能不能很好的水平擴(kuò)展、對(duì)外的接口是否足夠高效、自己管理的數(shù)據(jù)是否足夠安全...... 多多規(guī)范自己的設(shè)計(jì)，才能開(kāi)發(fā)出高效健壯的程序。
參考資料
轉(zhuǎn)自：https://www.jianshu.com/p/453c6e7ff81c
來(lái)源：簡(jiǎn)書(shū)
總結(jié)
以上是生活随笔為你收集整理的分布式开放消息系统 ( RocketMQ ) 的原理与实践的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問(wèn)題。
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