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RocketMQ是一个分布式开放消息中间件,底层基于队列模型来实现消息收发功能。RocketMQ集群中包含4个模块:Namesrv, Broker, Producer, Consumer。

  • Namesrv: 存储当前集群所有Brokers信息、Topic跟Broker的对应关系。
  • Broker: 集群最核心模块,主要负责Topic消息存储、消费者的消费位点管理(消费进度)。
  • Producer: 消息生产者,每个生产者都有一个ID(编号),多个生产者实例可以共用同一个ID。同一个ID下所有实例组成一个生产者集群。
  • Consumer: 消息消费者,每个订阅者也有一个ID(编号),多个消费者实例可以共用同一个ID。同一个ID下所有实例组成一个消费者集群。


集群部署架构

结合部署结构图,描述集群工作流程:
1,启动Namesrv,Namesrv起来后监听端口,等待Broker、Produer、Consumer连上来,相当于一个路由控制中心。
2,Broker启动,跟所有的Namesrv保持长连接,定时发送心跳包。心跳包中包含当前Broker信息(IP+端口等)以及存储所有topic信息。注册成功后,namesrv集群中就有Topic跟Broker的映射关系。
3,收发消息前,先创建topic,创建topic时需要指定该topic要存储在哪些Broker上。也可以在发送消息时自动创建Topic。
4,Producer发送消息,启动时先跟Namesrv集群中的其中一台建立长连接,并从Namesrv中获取当前发送的Topic存在哪些Broker上,然后跟对应的Broker建长连接,直接向Broker发消息。
5,Consumer跟Producer类似。跟其中一台Namesrv建立长连接,获取当前订阅Topic存在哪些Broker,然后直接跟Broker建立连接通道,开始消费消息。

 

模块功能特性

Namesrv

  1. Namesrv用于存储Topic、Broker关系信息,功能简单,稳定性高。多个Namesrv之间相互没有通信,单台Namesrv宕机不影响其他Namesrv与集群;即使整个Namesrv集群宕机,已经正常工作的Producer,Consumer,Broker仍然能正常工作,但新起的Producer, Consumer,Broker就无法工作。
  2. Namesrv压力不会太大,平时主要开销是在维持心跳和提供Topic-Broker的关系数据。但有一点需要注意,Broker向Namesr发心跳时,会带上当前自己所负责的所有Topic信息,如果Topic个数太多(万级别),会导致一次心跳中,就Topic的数据就几十M,网络情况差的话,网络传输失败,心跳失败,导致Namesrv误认为Broker心跳失败。

 

Broker

1,高并发读写服务

Broker的高并发读写主要是依靠以下两点:

  • 消息顺序写,所有Topic数据同时只会写一个文件,一个文件满1G,再写新文件,真正的顺序写盘,使得发消息TPS大幅提高。
  • 消息随机读,RocketMQ尽可能让读命中系统pagecache,因为操作系统访问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,减少IO操作。

2,负载均衡与动态伸缩

负载均衡:Broker上存Topic信息,Topic由多个队列组成,队列会平均分散在多个Broker上,而Producer的发送机制保证消息尽量平均分布到所有队列中,最终效果就是所有消息都平均落在每个Broker上。

动态伸缩能力(非顺序消息):Broker的伸缩性体现在两个维度:Topic, Broker。

  • Topic维度:假如一个Topic的消息量特别大,但集群水位压力还是很低,就可以扩大该Topic的队列数,Topic的队列数跟发送、消费速度成正比。
  • Broker维度:如果集群水位很高了,需要扩容,直接加机器部署Broker就可以。Broker起来后想Namesrv注册,Producer、Consumer通过Namesrv发现新Broker,立即跟该Broker直连,收发消息。

3,高可用&高可靠

高可用:集群部署时一般都为主备,备机实时从主机同步消息,如果其中一个主机宕机,备机提供消费服务,但不提供写服务。

高可靠:所有发往broker的消息,有同步刷盘和异步刷盘机制;同步刷盘时,消息写入物理文件才会返回成功,异步刷盘时,只有机器宕机,才会产生消息丢失,broker挂掉可能会发生,但是机器宕机崩溃是很少发生的,除非突然断电

4,Broker与Namesrv的心跳机制
单个Broker跟所有Namesrv保持心跳请求,心跳间隔为30秒,心跳请求中包括当前Broker所有的Topic信息。Namesrv会反查Broer的心跳信息,如果某个Broker在2分钟之内都没有心跳,则认为该Broker下线,调整Topic跟Broker的对应关系。但此时Namesrv不会主动通知Producer、Consumer有Broker宕机。

 

消费者

消费者启动时需要指定Namesrv地址,与其中一个Namesrv建立长连接。消费者每隔30秒从nameserver获取所有topic的最新队列情况,这意味着某个broker如果宕机,客户端最多要30秒才能感知。连接建立后,从namesrv中获取当前消费Topic所涉及的Broker,直连Broker。

Consumer跟Broker是长连接,会每隔30秒发心跳信息到Broker。Broker端每10秒检查一次当前存活的Consumer,若发现某个Consumer 2分钟内没有心跳,就断开与该Consumer的连接,并且向该消费组的其他实例发送通知,触发该消费者集群的负载均衡。

消费者端的负载均衡
先讨论消费者的消费模式,消费者有两种模式消费:集群消费,广播消费。

  • 广播消费:每个消费者消费Topic下的所有队列。
  • 集群消费:一个topic可以由同一个ID下所有消费者分担消费。具体例子:假如TopicA有6个队列,某个消费者ID起了2个消费者实例,那么每个消费者负责消费3个队列。如果再增加一个消费者ID相同消费者实例,即当前共有3个消费者同时消费6个队列,那每个消费者负责2个队列的消费。

消费者端的负载均衡,就是集群消费模式下,同一个ID的所有消费者实例平均消费该Topic的所有队列。

 

生产者(Producer)

Producer启动时,也需要指定Namesrv的地址,从Namesrv集群中选一台建立长连接。如果该Namesrv宕机,会自动连其他Namesrv。直到有可用的Namesrv为止。

生产者每30秒从Namesrv获取Topic跟Broker的映射关系,更新到本地内存中。再跟Topic涉及的所有Broker建立长连接,每隔30秒发一次心跳。在Broker端也会每10秒扫描一次当前注册的Producer,如果发现某个Producer超过2分钟都没有发心跳,则断开连接。

生产者端的负载均衡

生产者发送时,会自动轮询当前所有可发送的broker,一条消息发送成功,下次换另外一个broker发送,以达到消息平均落到所有的broker上。

 

这里需要注意一点:假如某个Broker宕机,意味生产者最长需要30秒才能感知到。在这期间会向宕机的Broker发送消息。当一条消息发送到某个Broker失败后,会往该broker自动再重发2次,假如还是发送失败,则抛出发送失败异常。业务捕获异常,重新发送即可。客户端里会自动轮询另外一个Broker重新发送,这个对于用户是透明的。

 

demo演示:
git clone https://github.com/javahongxi/incubator-rocketmq.git
创建配置文件conf.properties
rocketmqHome=D:\\github\\incubator-rocketmq\\distribution
namesrvAddr=127.0.0.1:9876
mapedFileSizeCommitLog=52428800
mapedFileSizeConsumeQueue=30000

-c conf.properties
依次启动NamesrvStartup,BrokerStartup,Consumer,Producer

 

rocketmq扩展:https://github.com/javahongxi/incubator-rocketmq-externals.git