第一章 RocketMQ概述

一、MQ概述

MQ简介

Message Queue消息队列,是一种提供消息队列服务的中间件,也称为消息中间件,是一套提供了信息生产,储存,消费全过程的API软甲系统

MQ用途

1.流量削峰

MQ可以将系统的超量请求暂存其中,以便后期系统可以慢慢处理,从而避免了请求的丢失或者系统宕机

2.异步解耦

上游系统对下游系统的调用若为同步调用,则会大大降低系统的吞吐量与并发度,且系统耦合度太高;异步调用可以通过在上下游间添加一个MQ层来解决这些问题

3.数据收集

分布式系统会产生海量数据流,如:业务日志,监控数据,用户行为等;针对这些数据流进行实时或批量采集汇总,然后对这些数据流进行大数据分析,是当前互联网平台的必备技术,通过MQ完成此类数据收集是最好的选择

第二章 RocketMQ的安装与启动

一、基本概念

1.消息 Message

消息是消息系统所传输信息的物理载体,生产和消费数据的最小单位,每条消息必须属于一个主题

2.主题 Topic

Topic表示一类消息的集合，每个主题包含若干条消息，每条消息只能属于一个主题，是RocketMQ进行消息订阅的基本单位。

一个生产者可以同时发送多种Topic的消息;而一个消费者只对某种特定的Topic感兴趣，即一个消费者只可以订阅和消费一种Topic的消息。

3.标签 Tag

Tag是为消息设置的标签,用于区别同一Topic下的不同类型的消息;

即Topic是消息的一级分类,Tag是消息的二级分类

4.队列 Queue

存储消息的物理实体,一个Topic中可以包含多个Queue(一个Queue中的消息只能被一个消费者组中的一个消费者消费;一个Queue中的消息不允许同一个消费者组的多个消费者同时消费),每个Queue中存放的就是该Topic的消息

一个Topic的Queue也被称为一个Topic中消息的分区

分片:在RocketMQ中,分片指的是存放响应Topic的Broker数量;每个分片会创建相应数量的分区,即Queue,每个Queue的大小应该是相同的

5.消息标示 MessageId/Key

RocketMQ中每个消息拥有唯一的Messageld，且可以携带具有业务标识的Key，以方使对消息的查询。不过需要注意的是，MessageId有两个:在生产者send()消息时会自动生成一个Messageld (msgld),当消息到达Broker后,其也会自动生成一个MessageId(offsetId)

msgld: 田producer端生成，具生成规则为:

producerIp +进程pid + MessageclientIDSetter类的c1assLoader的hashcode +当前时间+ AutomicInteger自增计数器

offsetMsgld:由broker端生成，其生成规则为: brokerIp +物理分区的offset(Queue中的偏移量)
key:由用户指定的业务相关的唯一标识

二、系统架构

1.Producer 生产者

消息生产者,负责生产消息,其通过MQ的负载均衡模块选择响应的Broker集群队列进行消息投递,投递过程支持快速失败且低延迟

RocketMQ中消息生产者都是以生产者组的形式出现的,生产者组是同一类生产者的集合,这类Producer都能(不是仅能)发送相同Topic类型的消息

2.Consumer 消费者

消息消费者,负责消费消息,一个消费者会从Broker服务器中获取消息,并对消息进行相关业务处理

RocketMQ中的消息消费者都是以消费者组的形式出现的,其是同一类消费者的集合,这类Consumer消费的是同一个Topic类型的消息,消费者组的存在使得负载均衡(指的是将一个Topic中不同的Queue平均分配给同一个Consumer Group的不同的Consumer,并不是Message的消息负载均衡)和容错(一个Consumer挂了,该消费者组中的其他Consumer可以接着消费原Consumer消费的Queue)的实现变得容易

同一个生产者可以生产多种不同消息,而同一个消费者只能生产同一种消息

不过一个Topic类型的消息可以同时呗多个消费者组同时消费

注意:

1)一个消费者组中的消费者必须订阅完全相同的Topic

2)消费者组只能消费一个Topic的消息,不能同时消费多个Topic消息

3.Name Server

功能介绍

NameServer是一个Broker与Topic路由的注册中心,支持Broker的动态注册与发现

主要包括两个功能

Broker管理:接受Broker集群的注册信息并保存下来作为路由信息的基本数据;提供心跳检测
路由信息管理:每个NameServer中都保存着Broker集群的整个路由信息和用于客户端查询的队列信息;Producer和Consumer通过NameServer可以获取整个Broker集群的路由信息,从而进行消息的投递和消费

路由注册

NameServer通常是集群部署,不过NameServer是无状态的(集群中各个节点无差异),集群中各节点间不进行相互的信息通讯

节点中的数据是如何同步的呢?

在Broker结点启动时,轮询NameServer结点建立长连接,发起注册请求,在NameServer内部维护者一个Broker列表用来动态存储Broker信息

注意这是与其他如zk,Eureka,Nacos等注册中心不同的

NameServer的无状态方式的优缺点

优点:搭建简单,扩容简单-

缺点:对于Broker,必须要明确指示所有NameServer地址,否则为指出的NameServer将不会被注册;因此,NameServer并不能随意扩容,因为若Broker不重新配置,新增的NameServer对于Broker不可见

Broker节点为了维持自己的存活,为了维护与NameServer的长连接,会将最新消息以心跳包的方式上报给NameServer,30s一次;NameServer在收到心跳包后会更新心跳时间戳,记录这个Broker的最新存活时间

路由剔除

若NameServer未及时收到Broker的心跳,NameServer可能会将其从Broker列表中剔除

NameServer每10秒扫描一次Broker表,若发现Broker的心跳时间戳距今超过120s则判定其失效,将其从Broker列表中剔除

扩展:对于Rocket的日常运维,需要暂停Broker的工作,管理员需要怎么做?

OP需要将Broker的读写权限暂时禁用,若client向broker发送请求,则会收到broker的NO_PERMISSION响应,然后client会向其他Broker发送重试请求

当OP发现这个Broker没有流量后,再将其关闭,实现Broker从NameServer中的移除

路由发现

RocketMQ的路由发现采用pull模型;NameServer不会主动推送Topic变动,而是client定时拉去topic最新路由;客户端默认每30s拉取一次最新路由

拓展:

1)Push模型: 主动推送模型/发布-订阅模型

其需要维护一个长连接,实时性好,但资源消耗大

适用场景:

实时性要求高

Client数量不多,Server数据变化频繁

2)Pull模型: 拉取模型

缺点:实时性较差,资源消耗较小

3)Long Polling模型: 长轮询模型

是对Push与Pull模型的融合,取长补短,对二者进行了折中

客户端NameServer选择策略

客户端在配置时必须要写上NameServer集群的地址，那么客户端到底连接的是哪个NameServer节点呢?

客户端首先会生产一个随机数，然后再与NameServer节点数量取模，此时得到的就是所要连接的节点索引，然后就会进行连接。如果连接失败，则会采用round-robin策略，逐个尝试着去连接其它节点。

首先采用随机策略进行选择,失败后采取轮询策略

4.Broker

功能介绍

Broker充当消息中转角色,负责存储,转发消息;Broker在RocketMQ系统中负责接收并存储从生产者发来的消息,同时为消费者的拉取做准备(中介呗);Broker同时存储着消息相关的元数据,包括消费者组消费进度offset,主题,队列等

模块构成

Remoting Module：整个Broker的实体，负责处理来自clients端的请求。而这个Broker实体则由以下模块构成。

Client Manager：客户端管理器。负责接收、解析客户端(Producer/Consumer)请求，管理客户端。例如，维护Consumer的Topic订阅信息

Store Service：存储服务。提供方便简单的API接口，处理消息存储到物理硬盘和消息查询功能。

HA Service：高可用服务，提供Master Broker 和 Slave Broker之间的数据同步功能。

Index Service：索引服务。根据特定的Message key，对投递到Broker的消息进行索引服务，同时也提供根据Message Key对消息进行快速查询的功能。

集群部署

为了增强Broker性能与吞吐量，Broker一般都是以集群形式出现的。各集群节点中可能存放着相同Topic的不同Queue。不过，这里有个问题，如果某Broker节点宕机，如何保证数据不丢失呢？其解决方案是，将每个Broker集群节点进行横向扩展，即将Broker节点再建为一个HA集群，解决单点问题。

Broker节点集群是一个主从集群，即集群中具有Master与Slave两种角色。Master负责处理读写操作请求，Slave负责对Master中的数据进行备份。当Master挂掉了，Slave则会自动切换为Master去工作。所以这个Broker集群是主备集群。一个Master可以包含多个Slave，但一个Slave只能隶属于一个Master。

Master与Slave 的对应关系是通过指定相同的BrokerName、不同的BrokerId 来确定的。BrokerId为0表示Master，非0表示Slave。每个Broker与NameServer集群中的所有节点建立长连接，定时注册Topic信息到所有NameServer。

工作流程

1）启动NameServer，NameServer启动后开始监听端口，等待Broker、Producer、Consumer连接。

2）启动Broker时，Broker会与所有的NameServer建立并保持长连接，然后每30秒向NameServer定时发送心跳包。

3）发送消息前，可以先创建Topic，创建Topic时需要指定该Topic要存储在哪些Broker上，当然，在创建Topic时也会将Topic与Broker的关系写入到NameServer中。不过，这步是可选的，也可以在发送消息时自动创建Topic。

Topic的手动创建有两种方式:

集群模式:该模式下创建的Topic在该集群中,所有Broker中Queue的数量是相同的

Broker模式:该模式下创建的Topic在该集群中,所有Broker中Queue的数量可以不同

自动创建Topic时,默认采用Broker模式,会为每个Broker默认创建4个Queue

4）Producer发送消息，启动时先跟NameServer集群中的其中一台建立长连接，并从NameServer中获取路由信息，即当前发送的Topic消息的Queue与Broker的地址（IP+Port）的映射关系。然后根据算法策略从队选择一个Queue，与队列所在的Broker建立长连接从而向Broker发消息。当然，在获取到路由信息后，Producer会首先将路由信息缓存到本地，再每30秒从NameServer更新一次路由信息。

5）Consumer跟Producer类似，跟其中一台NameServer建立长连接，获取其所订阅Topic的路由信息，然后根据算法策略从路由信息中获取到其所要消费的Queue，然后直接跟Broker建立长连接，开始消费其中的消息。Consumer在获取到路由信息后，同样也会每30秒从NameServer更新一次路由信息。不过不同于Producer的是，Consumer还会向Broker发送心跳，以确保Broker的存活状态。

读/写队列

从物理上来讲，读/写队列是同一个队列。所以，不存在读/写队列数据同步问题。读/写队列是逻辑上进行区分的概念。一般情况下，读/写队列数量是相同的。

例如，创建Topic时设置的写队列数量为8，读队列数量为4，此时系统会创建8个Queue，分别是0 1 2 3 4 5 6 7。Producer会将消息写入到这8个队列，但Consumer只会消费0 1 2 3这4个队列中的消息，4 5 6 7中的消息是不会被消费到的。

这样设计的目的是为了，方便Topic的Queue的缩容。

例如，原来创建的Topic中包含16个Queue，如何能够使其Queue缩容为8个，还不会丢失消息？可以动态修改写队列数量为8，读队列数量不变。此时新的消息只能写入到前8个队列，而消费都消费的却是16个队列中的数据。当发现后8个Queue中的消息消费完毕后，就可以再将读队列数量动态设置为8。整个缩容过程，没有丢失任何消息。

perm用于设置对当前创建Topic的操作权限：2表示只写，4表示只读，6表示读写

第一章 RocketMQ概述

一 、MQ概述

MQ简介

MQ用途

1.流量削峰

2.异步解耦

3.数据收集

第二章 RocketMQ的安装与启动

一、基本概念

1.消息 Message

2.主题 Topic

3.标签 Tag

4.队列 Queue

5.消息标示 MessageId/Key

二、系统架构

1.Producer 生产者

2.Consumer 消费者

3.Name Server

功能介绍

路由注册

路由剔除

路由发现

客户端NameServer选择策略

4.Broker

功能介绍

模块构成

集群部署

工作流程

一、MQ概述