RocketMQ工作原理

àì夳堔傛蜴生んèń 2022-05-21 02:26 214阅读 0赞

1.消息中间件的发展：

第一代以ActiveMQ为代表，遵循JMS（java消息服务）规范                                                                                                  第二代以RabbitMQ为代表是一个有Erlang语言开发的AMQP(高级消息队列协议)的开源实现                                                第三代以kafka为代表，是一代高吞吐、高可用的消息中间件，以及RocketMQ

RocketMQ的特点：

1.RocketMQ 是一款分布式、队列模型的消息中间件，具有以下特点：  
2.能够保证严格的消息顺序  
3.提供丰富的消息拉取模式  
4.高效的订阅者水平扩展能力  
5.实时的消息订阅机制  
6.亿级消息堆积能力  
7.分布式高可用的部署架构,满足至少一次消息传递语义   
8.提供 docker 镜像用于隔离测试和云集群部署  
9.提供配置、指标和监控等功能丰富的 Dashboard  
选用理由：  
    a.强调集群无单点，可扩展，任意一点高可用，水平可扩展。  
    b.海量消息堆积能力，消息堆积后，写入低延迟。  
   c.支持上万个队列  
   d.消息失败重试机制  
   e.消息可查询  
   f.开源社区活跃

g.成熟度（经过双十一考验）

RocketMQ物理部署结构：

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rocketMQ几个概念：

producer：消息生产者，生产者的作用就是将消息发送到 MQ，生产者本身既可以产生消息，如读取文本信息等。也可以对外提供接口，由外部应用来调用接口，再由生产者将收到的消息发送到 MQ

producer group: 生产者组，简单来说就是多个发送同一类消息的生产者称之为一个生产者组。在这里可以不用关心，只要知道有这么一个概念即可,Producer实例可以是多机器、单机器多进程、单进程中的多对象。Producer可以发送多个Topic。处理分布式事务时，也需要Producer集群提高可靠性

consumer : 消息消费者，简单来说，消费 MQ 上的消息的应用程序就是消费者，至于消息是否进行逻辑处理，还是直接存储到数据库等取决于业务需要

consumer group : 消费者组，和生产者类似，消费同一类消息的多个 consumer 实例组成一个消费者组.Consumer实例 的集合。Consumer 实例可以是多机器、但机器多进程、单进程中的多对象。同一个Group中的实例，在集群模式下，以均摊的方式消费；在广播模式下，每个实例都全部消费。

Topic : Topic 是一种消息的逻辑分类，比如说你有订单类的消息，也有库存类的消息，那么就需要进行分类，一个是订单 Topic 存放订单相关的消息，一个是库存 Topic 存储库存相关的消息

Message : Message 是消息的载体。一个 Message 必须指定 topic，相当于寄信的地址。Message 还有一个可选的 tag 设置，以便消费端可以基于 tag 进行过滤消息。也可以添加额外的键值对，例如你需要一个业务 key 来查找 broker 上的消息，方便在开发过程中诊断问题

Tag : 标签可以被认为是对 Topic 进一步细化。一般在相同业务模块中通过引入标签来标记不同用途的消息

Broker : Broker 是 RocketMQ 系统的主要角色，其实就是前面一直说的 MQ。Broker 接收来自生产者的消息，储存以及为消费者拉取消息的请求做好准备

Name Server : Name Server 为 producer 和 consumer 提供路由信息

Push Consumer : 应用通常向Consumer对象注册一个Listener接口，一旦收到消息，Consumer对象立刻回调Listener接口方法。所以，所谓Push指的是客户端内部的回调机制，并不是与服务端之间的机制

Pull Consumer : 应用通常主动调用Consumer从服务端拉消息，然后处理。这用的就是短轮询方式了，在不同情况下，与长轮询各有优点

Broker 的搭建方式：

1.单个Master模式 : 这种方式风险较大，一旦 Broker 重启或者宕机时，会导致整个服务不可用，不建议线上环境使用

2.多个Master模式： 一个集群无 Slave，全是 Master，例如 2 个 Master 戒者 3 个 Master   
        优点：配置简单，单个 Master 宕机或重启维护对应用无影响，在磁盘配置为 RAID10 时，即使机器宕机不可恢复情况下，由于 RAID10 磁盘非常可靠，消息也不会丢（异步刷盘丢失少量消息，同步刷盘一条会丢）。性能最高。

缺点：单台机器宕机期间，这台机器上未被消费的消息在机器恢复之前不可订阅，消息实时性会受到影响。

3.多Msater多slave模式，异步复制 ： 每个 Master 配置一个 Slave，有多对 Master-Slave，HA 采用异步复制方式，主备有短暂消息延迟，毫秒级。   
        优点：即使磁盘损坏，消息丢失的非常少，且消息实时性不会受影响，因为 Master 宕机后，消费者仍然可以从 Slave 消费，此过程对应用透明。不需要人工干预。性能同多 Master 模式几乎一样。

缺点：Master 宕机，磁盘损坏情况，会丢失少量消息

4.多Master多slave模式，同步双写 ： 每个 Master 配置一个 Slave，有多对 Master-Slave，HA 采用同步双写方式，主备都写成功，向应用返回成功。   
        优点：数据不服务都无单点，Master 宕机情况下，消息无延迟，服务可用性与数据可用性都非常高

缺点：性能比异步复制模式略低，大约低 10%左右，发送单个消息的 RT 会略高。目前主宕机后，备机不能能自动切换为主机，后续会支持自动切换功能。

RocketMQ架构：

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rocketmq-broker：整个mq的核心，他能够接受producer和consumer的请求，并调用store层服务对消息进行处理。HA服务的基本单元，支持同步双写，异步双写等模式。  
rocketmq-client：：mq客户端实现，目前官方仅仅开源了java版本的mq客户端，c++，go客户端有社区开源贡献。  
rocketmq-common：一些模块间通用的功能类，比如一些配置文件、常量。  
rocketmq-example：官方提供的例子，对典型的功能比如order message，push consumer，pull consumer的用法进行了示范。  
rocketmq-filtersrv：消息过滤服务，相当于在broker和consumer中间加入了一个filter代理。  
rocketmq-remoting：基于netty的底层通信实现，所有服务间的交互都基于此模块。  
rocketmq-srvut：解析命令行的工具类。  
rocketmq-store：存储层实现，同时包括了索引服务，高可用HA服务实现。  
rocketmq-tools：mq集群管理工具，提供了消息查询等功能。

RocketMQ存储方式：

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如上图所示：

（1）所有数据单独储存到commit Log ，完全顺序写，随机读  
    （2）对最终用户展现的队列实际只储存消息在Commit Log 的位置信息，并且串行方式刷盘  
     这样做的好处：  
    （1）队列轻量化，单个队列数据量非常少  
    （2）对磁盘的访问串行话，避免磁盘竞争，不会因为队列增加导致IOWait增高  
     每个方案都有优缺点，他的缺点是：  
    （1）写虽然是顺序写，但是读却变成了随机读  
    （2）读一条消息，会先读Consume  Queue，再读Commit Log，增加了开销  
    （3）要保证Commit Log 与 Consume  Queue完全的一致，增加了编程的复杂度  
     以上缺点如何克服：  
    （1）随机读，尽可能让读命中pagecache，减少IO操作，所以内存越大越好。如果系统中堆积的消息过多，读数据要访问硬盘会不会由于随机读导致系统性能急剧下降，答案是否定的。  
        a）访问pagecache时，即使只访问1K的消息，系统也会提前预读出更多的数据，在下次读时就可能命中pagecache  
        b）随机访问Commit Log 磁盘数据，系统IO调度算法设置为NOOP方式，会在一定程度上将完全的随机读变成顺序跳跃方式，而顺序跳跃方式读较完全的随机读性能高5倍  
    （2）由于Consume Queue存储数量极少，而且顺序读，在pagecache的与读取情况下，Consume Queue的读性能与内存几乎一直，即使堆积情况下。所以可以认为Consume Queue完全不会阻碍读性能  
    （3）Commit Log中存储了所有的元信息，包含消息体，类似于MySQl、Oracle的redolog，所以只要有Commit Log存在， Consume  Queue即使丢失数据，仍可以恢复出来

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