RabbitMQ都写了，RocketMQ怎么能落下？

 整体架构最近看到了我在Github上写的rabbitmq-examples陆续被人star了，就想着写个rocketmq-examples。对rabbitmq感兴趣的小伙伴可以看我之前的文章。下面把RocketMQ的各个特性简单介绍一下，这样在用的时候心里也更有把握。

全网最全RabbitMQ总结，别再说你不会RabbitMQ

RocketMQ是阿里自研的消息中间件，RocketMQ的整体架构如下

主要有4个角色

Producer：消息生产者。类似，发信者 Consumer：消息消费者。类似，收信者 BrokerServer：消息的存储，投递，查询。类似，邮局 NameServer：注册中心，支持Broker的动态注册与发现。类似，邮局的管理结构

再介绍几个基本概念

Topic(主题)：一类消息的集合，Topic和消息是一对多的关系。每个Broker可以存储多个Topic的消息，每个Topic也可以分片存储于不同的Broker

Tag(标签)：在Topic类别下的二级子类别。如财务系统的所有消息的Topic为Finance_Topic，创建订单消息的Tag为Create_Tag，关闭订单消息的Tag为Close_Tag。这样就能根据Tag消费不同的消息，当然你也可以为创建订单和关闭订单的消息各自创建一个Topic

Message Queue(消息队列)：相当于Topic的分区，用于并行发送和消费消息。Message Queue在Broker上，一个Topic默认的Message Queue的数量为4

Producer Group(生产者组)：同一类Producer的集合。如果发送的是事务消息且原始生产者在发送之后崩溃，Broker会联系统一生产者组内的其他生产者实例以提交或回溯消费

Consumer Group(消费者组)：同一类Consumer的集合。消费者组内的实例必须订阅完全相同的Topic

Clustering(集群消费)：相同Consumer Group下的每个Consumer实例平均分摊消息

Broadcasting(广播消费)：相同Consumer Group的每个Consumer实例都接收全量的消息

用图演示一下Clustering和Broadcasting的区别

如果我有一条订单程成交的消息，财务系统和物流系统都要同时订阅消费这条消息，该怎么办呢?定义2个Consumer Group即可

Consumer1和Consumer2属于一个Consumer Group，Consumer3和Consumer4属于一个Consumer Group，消息会全量发送到这2个Consuemr Group，至于这2个Consumer Group是集群消费还是广播消费，自己定义即可

工作流程在官方文档写的很详细，不再深入了

https://github.com/apache/rocketmq/tree/master/docs/cn

Message消息的各种处理方式涉及到的内容较多，所以我就不在文章中放代码了，直接放GitHub了，目前还在不断完善中

地址为：https://github.com/erlieStar/rocketmq-examples，

和之前的RabbitMQ一个风格，基本上所有知识点都涉及到了

地址为：https://github.com/erlieStar/rabbitmq-example

每个消息必须属于一个Topic。RocketMQ中每个消息具有唯一的Message Id，且可以携带具有业务标识的Key，我们可以通过Topic，Message Id或Key来查询消息

消息消费的方式

1. Pull(拉取式消费)，Consumer主动从Broker拉取消息
2. Push(推送式消费)，Broker收到数据后会主动推送给Consumer，实时性较高

消息的过滤方式

• 指定Tag
• SQL92语法过滤

消息的发送方式

• 同步，收到响应后才会发送下一条消息
• 异步，一直发，用异步的回调函数来获取结果
• 单向(只管发，不管结果)

消息的种类

• 顺序消息
• 延迟消息
• 批量消息
• 事务消息

顺序消息

顺序消息分为局部有序和全局有序

官方介绍为普通顺序消息和严格顺序消息

局部有序：同一个业务相关的消息是有序的，如针对同一个订单的创建和付款消息是有序的，只需要在发送的时候指定message queue即可，如下所示，将同一个orderId对应的消息发送到同一个队列

SendResult sendResult = producer.send(message, new MessageQueueSelector() { 
 /** 
  * @param mqs topic对应的message queue 
  * @param msg send方法传入的message 
  * @param arg send方法传入的orderId 
  */ 
 @Override 
 public MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) { 
  // 根据业务对象选择对应的队列 
  Integer orderId = (Integer) arg; 
  int index = orderId % mqs.size(); 
  return mqs.get(index); 
 } 
}, orderId); 

消费者所使用的Listener必须是MessageListenerOrderly(对于一个队列的消息采用一个线程去处理)，而平常的话我们使用的是MessageListenerConcurrently

全局有序：要想实现全局有序，则Topic只能有一个message queue。

延迟消息

RocketMQ并不支持任意时间的延迟，需要设置几个固定的延时等级，从1s到2h分别对应着等级1到18

// org.apache.rocketmq.store.config.MessageStoreConfig  
private String messageDelayLevel = "1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h" 

批量消息

批量发送消息能显著提高传递小消息的性能，限制是这批消息应该有相同的topic，相同的waitStoreMsgOK，而且不能是延时消息，一批消息的总大小不应超过1MB

事务消息

事务在实际的业务场景中还是经常遇到的，以转账为例子

张三给李四转账100元，可以分为如下2步

1. 张三的账户减去100元
2. 李四的账户加上100元

这2个操作要是同时成功，要是同时失败，不然会造成数据不一致的情况，基于单个数据库Connection时，我们只需要在方法上加上@Transactional注解就可以了。

如果基于多个Connection(如服务拆分，数据库分库分表)，加@Transactional此时就不管用了，就得用到分布式事务

分布式事务的解决方案很多，RocketMQ只是其中一种方案，RocketMQ可以保证最终一致性

RocketMQ实现分布式事务的流程如下

1. producer向mq server发送一个半消息
2. mq server将消息持久化成功后，向发送方确认消息已经发送成功，此时消息并不会被consumer消费
3. producer开始执行本地事务逻辑
4. producer根据本地事务执行结果向mq server发送二次确认，mq收到commit状态，将消息标记为可投递，consumer会消费该消息。mq收到rollback则删除半消息，consumer将不会消费该消息，如果收到unknow状态，mq会对消息发起回查
5. 在断网或者应用重启等特殊情况下，步骤4提交的2次确认有可能没有到达mq server，经过固定时间后mq会对该消息发起回查
6. producer收到回查后，需要检查本地事务的执行状态
7. producer根据本地事务的最终状态，再次提交二次确认，mq仍按照步骤4对半消息进行操作

理解了原理，看代码实现就很容易了，放一个官方的example

public class TransactionListenerImpl implements TransactionListener { 
 
    private AtomicInteger index = new AtomicInteger(0); 
 
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> localTrans = new ConcurrentHashMap<>(); 
 
    @Override 
    public LocalTransactionState executeLocalTransaction(Message msg, Object arg) { 
        int value = index.getAndIncrement(); 
        int status = value % 3; 
        localTrans.put(msg.getTransactionId(), status); 
        return LocalTransactionState.UNKNOW; 
    } 
 
    @Override 
    public LocalTransactionState checkLocalTransaction(MessageExt msg) { 
        Integer status = localTrans.get(msg.getTransactionId()); 
        if (status != null) { 
            switch (status) { 
                case 0: 
                    return LocalTransactionState.UNKNOW; 
                case 1: 
                    return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE; 
                case 2: 
                    return LocalTransactionState.ROLLBACK_MESSAGE; 
                default: 
                    return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE; 
            } 
        } 
        return LocalTransactionState.COMMIT_MESSAGE; 
    } 
} 

实现分布式事务需要实现TransactionListener接口，2个方法的作用如下

1. executeLocalTransaction，执行本地事务
2. checkLocalTransaction，回查本地事务状态

针对这个例子，所有的消息都会回查，因为返回的都是UNKNOW，回查的时候status=1的数据会被消费，status=2的数据会被删除，status=0的数据会一直回查，直到超过默认的回查次数。

发送方代码如下

public class TransactionProducer { 
 
    public static final String RPODUCER_GROUP_NAME = "transactionProducerGroup"; 
    public static final String TOPIC_NAME = "transactionTopic"; 
    public static final String TAG_NAME = "transactionTag"; 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
        TransactionListener transactionListener = new TransactionListenerImpl(); 
        TransactionMQProducer producer = new TransactionMQProducer(RPODUCER_GROUP_NAME); 
 
        ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(2, 5, 100, TimeUnit.SECONDS, 
                new ArrayBlockingQueue<>(100), new ThreadFactory() { 
 
            @Override 
            public Thread newThread(Runnable r) { 
                Thread thread = new Thread(); 
                thread.setName("transaction-msg-check-thread"); 
                return thread; 
            } 
        }); 
        producer.setExecutorService(executorService); 
        producer.setTransactionListener(transactionListener); 
        producer.start(); 
 
        for (int i = 0; i < 100; i++) { 
            Message message = new Message(TOPIC_NAME, TAG_NAME, 
                    ("hello rocketmq " + i).getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET)); 
            SendResult sendResult = producer.send(message); 
            System.out.println(sendResult); 
        } 
 
        TimeUnit.HOURS.sleep(1); 
        producer.shutdown(); 
    } 
} 

看到这，可能有人会问了，我们先执行本地事务，执行成功后再发送消息，这样可以吗?

其实这样做还是有可能会造成数据不一致的问题。假如本地事务执行成功，发送消息，由于网络延迟，消息发送成功，但是回复超时了，抛出异常，本地事务回滚。但是消息其实投递成功并被消费了，此时就会造成数据不一致的情况

那消息投递到mq server，consumer消费失败怎么办?

如果是消费超时，重试即可。如果是由于代码等原因真的消费失败了，此时就得人工介入，重新手动发送消息，达到最终一致性。

消息重试

发送端重试

producer向broker发送消息后，没有收到broker的ack时，rocketmq会自动重试。重试的次数可以设置，默认为2次

DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer(RPODUCER_GROUP_NAME); 
// 同步发送设置重试次数为5次 
producer.setRetryTimesWhenSendFailed(5); 
// 异步发送设置重试次数为5次 
producer.setRetryTimesWhenSendAsyncFailed(5); 

消费端重试

顺序消息的重试

对于顺序消息，当Consumer消费消息失败后，RocketMQ会不断进行消息重试，此时后续消息会被阻塞。所以当使用顺序消息的时候，监控一定要做好，避免后续消息被阻塞

无序消息的重试

当消费模式为集群模式时，Broker才会自动进行重试，对于广播消息是不会进行重试的

当consumer消费消息后返回ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS表明消费消息成功，不会进行重试

当consumer符合如下三种场景之一时，会对消息进行重试

• 返回ConsumeConcurrentlyStatus.RECONSUME_LATER
• 返回null
• 主动或被动抛出异常

RocketMQ默认每条消息会被重试16次，超过16次则不再重试，会将消息放到死信队列,当然我们也可以自己设置重试次数

每次重试的时间间隔如下

重试队列和死信队列

当消息消费失败，会被发送到重试队列

当消息消费失败，并达到最大重试次数，rocketmq并不会将消息丢弃，而是将消息发送到死信队列

死信队列有如下特点

1. 里面存的是不能被正常消费的消息
2. 有效期与正常消息相同，都是3天，3天后会被删除
3. 每个死信队列对应一个Consumer Group ID，即死信队列是消费者组级别的
4. 如果一个Consumer Group没有产生死信消息，则RocketMQ不会创建对应的死信队列
5. 死信队列包含了一个Consumer Group下的所有死信消息，不管该消息属于哪个Topic
6. 重试队列的命名为 %RETRY%消费组名称 死信队列的命名为 %DLQ%消费组名称

RocketMQ高性能和高可用的方式

整体架构

rocketmq是通过broker主从机制来实现高可用的。相同broker名称，不同brokerid的机器组成一个broker组，brokerId=0表明这个broker是master，brokerId>0表明这个broker是slave。

消息生产的高可用：创建topic时，把topic的多个message queue创建在多个broker组上。这样当一个broker组的master不可用后，producer仍然可以给其他组的master发送消息。rocketmq目前还不支持主从切换，需要手动切换

消息消费的高可用：consumer并不能配置从master读还是slave读。当master不可用或者繁忙的时候consumer会被自动切换到从slave读。这样当master出现故障后，consumer仍然可以从slave读，保证了消息消费的高可用

消息存储结构

RocketMQ需要保证消息的高可靠性，所以要将数据通过磁盘进行持久化存储。

将数据存到磁盘会不会很慢?其实磁盘有时候比你想象的快，有时候比你想象的慢。目前高性能磁盘的顺序写速度可以达到600M/s，而磁盘的随机写大概只有100k/s，和顺序写的性能相差6000倍，所以RocketMQ采用顺序写。

并且通过mmap(零拷贝的一种实现方式，零拷贝可以省去用户态到内核态的数据拷贝，提高速度)具体原理并不是很懂，有兴趣的小伙伴可以看看相关书籍

总而言之，RocketMQ通过顺序写和零拷贝技术实现了高性能的消息存储

和消息相关的文件有如下几种

• CommitLog：存储消息的元数据
• ConsumerQueue：存储消息在CommitLog的索引
• IndexFile：提供了一种通过key或者时间区间来查询消息的方法

刷盘机制

1. 同步刷盘：消息被写入内存的PAGECACHE，返回写成功状态，当内存里的消息量积累到一定程度时，统一触发写磁盘操作，快速写入 。吞吐量低，但不会造成消息丢失
2. 异步刷盘：消息写入内存的PAGECACHE后，立刻通知刷盘线程刷盘，然后等待刷盘完成，刷盘线程执行完成后唤醒等待的线程，给应用返回消息写成功的状态。吞吐量高，当磁盘损坏时，会丢失消息

主从复制

如果一个broker有master和slave时，就需要将master上的消息复制到slave上，复制的方式有两种

• 同步复制：master和slave均写成功，才返回客户端成功。maste挂了以后可以保证数据不丢失，但是同步复制会增加数据写入延迟，降低吞吐量
• 异步复制：master写成功，返回客户端成功。拥有较低的延迟和较高的吞吐量，但是当master出现故障后，有可能造成数据丢失

负载均衡

Producer负载均衡

producer在发送消息时，默认轮询所有queue，消息就会被发送到不同的queue上。而queue可以分布在不同的broker上

Consumer负载均衡

默认的分配算法是AllocateMessageQueueAveragely，如下图

还有另外一种平均的算法是AllocateMessageQueueAveragelyByCircle，也是平均分摊queue，只是以环状轮流分queue的形式，如下图：

如果consumer数量比message queue还多，则多会来的consumer会被闲置。所以不要让consumer的数量多于message queue的数量

图形化管理工具

在rocketmq-externals这个项目中提供了rocketmq的很多扩展工具

github地址如下：https://github.com/apache/rocketmq-externals

其中有一个子项目rocketmq-console提供了rocketmq的图像化工具，提供了很多实用的功能，如前面说的通过Topic，Message Id或Key来查询消息，重新发送消息等，还是很方便的