rocketmq原理:name server ,broker, producer, consumer之間通信

  1.   RocketMQ是一款分佈式、隊列模型的消息中間件,具有以下特點:
  2.  能夠保證嚴格的消息順序
  3.  提供豐富的消息拉取模式
  4.  高效的訂閱者水平擴展能力
  5.  實時的消息訂閱機制
  6.  億級消息堆積能力

二、網絡架構

 

三、特性

1.      nameserver

相對來說,nameserver的穩定性非常高。原因有二:

1 、nameserver互相獨立,彼此沒有通信關係,單臺nameserver掛掉,不影響其他nameserver,即使全部掛掉,也不影響業務系統使用。無狀態

2 、nameserver不會有頻繁的讀寫,所以性能開銷非常小,穩定性很高。

2.      broker

與nameserver關係

  • 連接
    •      單個broker和所有nameserver保持長連接
  • 心跳
    •      心跳間隔:每隔30秒(此時間無法更改)向所有nameserver發送心跳,心跳包含了自身的topic配置信息。
    •      心跳超時:nameserver每隔10秒鐘(此時間無法更改),掃描所有還存活的broker連接,若某個連接2分鐘內(當前時間與最後更新時間差值超過2分鐘,此時間無法更改)沒有發送心跳數據,則斷開連接。
  •  斷開
    •      時機:broker掛掉;心跳超時導致nameserver主動關閉連接
    •      動作:一旦連接斷開,nameserver會立即感知,更新topc與隊列的對應關係,但不會通知生產者和消費者

負載均衡

  •  一個topic分佈在多個broker上,一個broker可以配置多個topic,它們是多對多的關係。 
  •  如果某個topic消息量很大,應該給它多配置幾個隊列,並且儘量多分佈在不同broker上,減輕某個broker的壓力。
  •  topic消息量都比較均勻的情況下,如果某個broker上的隊列越多,則該broker壓力越大。

可用性

   由於消息分佈在各個broker上,一旦某個broker宕機,則該broker上的消息讀寫都會受到影響。所以rocketmq提供了master/slave的結構,salve定時從master同步數據,如果master宕機,則slave提供消費服務,但是不能寫入消息,此過程對應用透明,由rocketmq內部解決。

這裏有兩個關鍵點:

  • 一旦某個broker master宕機,生產者和消費者多久才能發現?受限於rocketmq的網絡連接機制,默認情況下,最多需要30秒,但這個時間可由應用設定參數來縮短時間。這個時間段內,發往該broker的消息都是失敗的,而且該broker的消息無法消費,因爲此時消費者不知道該broker已經掛掉。
  •  消費者得到master宕機通知後,轉向slave消費(重定向,對於2次開發者透明),但是slave不能保證master的消息100%都同步過來了,因此會有少量的消息丟失。但是消息最終不會丟的,一旦master恢復,未同步過去的消息會被消費掉

可靠性

  •  所有發往broker的消息,有同步刷盤和異步刷盤機制,總的來說,可靠性非常高
  •  同步刷盤時,消息寫入物理文件纔會返回成功,因此非常可靠
  •  異步刷盤時,只有機器宕機,纔會產生消息丟失,broker掛掉可能會發生,但是機器宕機崩潰是很少發生的,除非突然斷電

消息清理

  • 掃描間隔
    •      默認10秒,由broker配置參數cleanResourceInterval決定
  •  空間閾值
    •      物理文件不能無限制的一直存儲在磁盤,當磁盤空間達到閾值時,不再接受消息,broker打印出日誌,消息發送失敗,閾值爲固定值85%
  •  清理時機
    •      默認每天凌晨4點,由broker配置參數deleteWhen決定;或者磁盤空間達到閾值
  •  文件保留時長
    •      默認72小時,由broker配置參數fileReservedTime決定

讀寫性能

  •  文件內存映射方式操作文件,避免read/write系統調用和實時文件讀寫,性能非常高
  • 永遠一個文件在寫,其他文件在讀
  •  順序寫,隨機讀
  •  利用linux的sendfile???mmap+write吧機制,將消息內容直接輸出到sokect管道,避免系統調用

系統特性

  •  大內存,內存越大性能越高,否則系統swap會成爲性能瓶頸
  •  IO密集
  •  cpu load高,使用率低,因爲cpu佔用後,大部分時間在IO WAIT
  •  磁盤可靠性要求高,爲了兼顧安全和性能,採用RAID10陣列
  •  磁盤讀取速度要求快,要求高轉速大容量磁盤

3.      消費者

與nameserver關係

  •   連接
    •      單個消費者和一臺nameserver保持長連接,定時查詢topic配置信息,如果該nameserver掛掉,消費者會自動連接下一個nameserver,直到有可用連接爲止,並能自動重連。
  • 心跳
    • 與nameserver沒有心跳
  •  輪詢時間
    • 默認情況下,消費者每隔30秒從nameserver獲取所有topic的最新隊列情況,這意味着某個broker如果宕機,客戶端最多要30秒才能感知。該時間由DefaultMQPushConsumer的pollNameServerInteval參數決定,可手動配置。

與broker關係

  •  連接
    • 單個消費者和該消費者關聯的所有broker保持長連接。
  • 心跳
    • 默認情況下,消費者每隔30秒向所有broker發送心跳,該時間由DefaultMQPushConsumer的heartbeatBrokerInterval參數決定,可手動配置。broker每隔10秒鐘(此時間無法更改),掃描所有還存活的連接,若某個連接2分鐘內(當前時間與最後更新時間差值超過2分鐘,此時間無法更改)沒有發送心跳數據,則關閉連接,並向該消費者分組的所有消費者發出通知,分組內消費者重新分配隊列繼續消費
  •  斷開
    • 時機:消費者掛掉;心跳超時導致broker主動關閉連接
    • 動作:一旦連接斷開,broker會立即感知到,並向該消費者分組的所有消費者發出通知,分組內消費者重新分配隊列繼續消費

負載均衡

集羣消費模式下,一個消費者集羣多臺機器共同消費一個topic的多個隊列,一個隊列只會被一個消費者消費。如果某個消費者掛掉,分組內其它消費者會接替掛掉的消費者繼續消費。

消費機制

  •  本地隊列
    •         消費者不間斷的從broker拉取消息,消息拉取到本地隊列,然後本地消費線程消費本地消息隊列,只是一個異步過程,拉取線程不會等待本地消費線程,這種模式實時性非常高(本地消息隊列達到解耦的效果,響應時間減少)。對消費者對本地隊列有一個保護,因此本地消息隊列不能無限大,否則可能會佔用大量內存,本地隊列大小由DefaultMQPushConsumer的pullThresholdForQueue屬性控制,默認1000,可手動設置。
  •  輪詢間隔
    •      消息拉取線程每隔多久拉取一次?間隔時間由DefaultMQPushConsumer的pullInterval屬性控制,默認爲0,可手動設置。
  • 消息消費數量
    •      監聽器每次接受本地隊列的消息是多少條?這個參數由DefaultMQPushConsumer的consumeMessageBatchMaxSize屬性控制,默認爲1,可手動設置。

消費進度存儲

     每隔一段時間將各個隊列的消費進度存儲到對應的broker上,該時間由DefaultMQPushConsumer的persistConsumerOffsetInterval屬性控制,默認爲5秒,可手動設置。

如果一個topic在某broker上有3個隊列,一個消費者消費這3個隊列,那麼該消費者和這個broker有幾個連接?

     一個連接,消費單位與隊列相關,消費連接只跟broker相關,事實上,消費者將所有隊列的消息拉取任務放到本地的隊列,挨個拉取,拉取完畢後,又將拉取任務放到隊尾,然後執行下一個拉取任務

4.      生產者

與nameserver關係

  • 連接
    •      單個生產者者和一臺nameserver保持長連接,定時查詢topic配置信息,如果該nameserver掛掉,生產者會自動連接下一個nameserver,直到有可用連接爲止,並能自動重連。
  • 輪詢時間
    • 默認情況下,生產者每隔30秒從nameserver獲取所有topic的最新隊列情況,這意味着某個broker如果宕機,生產者最多要30秒才能感知,在此期間,發往該broker的消息發送失敗。該時間由DefaultMQProducer的pollNameServerInteval參數決定,可手動配置。
  •   心跳
    • 與nameserver沒有心跳

與broker關係

  •  連接
    • 單個生產者和該生產者關聯的所有broker保持長連接。
  • 心跳
    • 默認情況下,生產者每隔30秒向所有broker發送心跳,該時間由DefaultMQProducer的heartbeatBrokerInterval參數決定,可手動配置。broker每隔10秒鐘(此時間無法更改),掃描所有還存活的連接,若某個連接2分鐘內(當前時間與最後更新時間差值超過2分鐘,此時間無法更改)沒有發送心跳數據,則關閉連接。
  • 連接斷開
    • 移除broker上的生產者信息

負載均衡

     生產者時間沒有關係,每個生產者向隊列輪流發送消息

四、Broker集羣配置方式及優缺點

1.      單個 Master

   這種方式風險較大,一旦Broker 重啓或者宕機時,會導致整個服務不可用,不建議線上環境使用。

2.      多 Master 模式

   一個集羣無 Slave,全是 Master,例如 2 個 Master 或者 3 個 Master

   優點:配置簡單,單個Master 宕機或重啓維護對應用無影響,在磁盤配置爲 RAID10 時,即使機器宕機不可恢復情況下,由與 RAID10 磁盤非常可靠,消息也不會丟(異步刷盤丟失少量消息,同步刷盤一條不丟)。性能最高。

   缺點:單臺機器宕機期間,這臺機器上未被消費的消息在機器恢復之前不可訂閱,消息實時性會受到受到影響。

   ###  先啓動 NameServer,例如機器 IP 爲:172.16.8.106:9876

 

nohup sh mqnamesrv &

   ###  在機器 A,啓動第一個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-noslave/broker-a.properties &

   ###  在機器 B,啓動第二個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-noslave/broker-b.properties &

3.      多 Master 多 Slave 模式,異步複製

   每個 Master 配置一個 Slave,有多對Master-Slave,HA 採用異步複製方式,主備有短暫消息延遲,毫秒級。

   優點:即使磁盤損壞,消息丟失的非常少,且消息實時性不會受影響,因爲 Master 宕機後,消費者仍然可以從 Slave 消費,此過程對應用透明。不需要人工干預。性能同多 Master 模式幾乎一樣。

   缺點:Master 宕機,磁盤損壞情況,會丟失少量消息。

   ###  先啓動 NameServer,例如機器 IP 爲:172.16.8.106:9876

 

nohup sh mqnamesrv &

   ###  在機器 A,啓動第一個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-async/broker-a.properties &

   ###  在機器 B,啓動第二個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-async/broker-b.properties &

   ###  在機器 C,啓動第一個 Slave

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-async/broker-a-s.properties &

   ###  在機器 D,啓動第二個 Slave

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-async/broker-b-s.properties &

4.      多 Master 多 Slave 模式,同步雙寫

   每個 Master 配置一個 Slave,有多對Master-Slave,HA 採用同步雙寫方式,主備都寫成功,嚮應用返回成功

   優點:數據與服務都無單點,Master宕機情況下,消息無延遲,服務可用性與數據可用性都非常高

   缺點:性能比異步複製模式略低,大約低 10%左右,發送單個消息的 RT 會略高。目前主宕機後,備機不能自動切換爲主機,後續會支持自動切換功能。

   ###  先啓動 NameServer,例如機器 IP 爲:172.16.8.106:9876

 

nohup sh mqnamesrv &

   ###  在機器 A,啓動第一個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-sync/broker-a.properties &

   ###  在機器 B,啓動第二個 Master

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-sync/broker-b.properties &

   ###  在機器 C,啓動第一個 Slave

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-sync/broker-a-s.properties &

   ###  在機器 D,啓動第二個 Slave

 

nohup sh mqbroker -n 172.16.8.106:9876 -c$ROCKETMQ_HOME/conf/2m-2s-sync/broker-b-s.properties &

   以上 Broker 與 Slave 配對是通過指定相同的brokerName 參數來配對,Master 的 BrokerId 必須是 0,Slave的BrokerId 必須是大與 0 的數。另外一個 Master 下面可以掛載多個 Slave,同一 Master 下的多個 Slave 通過指定不同的 BrokerId 來區分。

參數信息,僅供參考

2.      客戶端的公共配置類:ClientConfig

 

參數名

默認值

說明

NamesrvAddr

 

NameServer地址列表,多個nameServer地址用分號隔開

clientIP

本機IP

客戶端本機IP地址,某些機器會發生無法識別客戶端IP地址情況,需要應用在代碼中強制指定

instanceName

DEFAULT

客戶端實例名稱,客戶端創建的多個Producer,Consumer實際是共用一個內部實例(這個實例包含網絡連接,線程資源等)

clientCallbackExecutorThreads

4

通信層異步回調線程數

pollNameServerInteval

30000

輪訓Name Server 間隔時間,單位毫秒

heartbeatBrokerInterval

30000

向Broker發送心跳間隔時間,單位毫秒

persistConsumerOffsetInterval

5000

持久化Consumer消費進度間隔時間,單位毫秒

 

3.      Producer配置

 

參數名

默認值

說明

producerGroup

DEFAULT_PRODUCER

Producer組名,多個Producer如果屬於一個應用,發送同樣的消息,則應該將它們歸爲同一組。

createTopicKey

TBW102

在發送消息時,自動創建服務器不存在的topic,需要指定key

defaultTopicQueueNums

4

在發送消息時,自動創建服務器不存在的topic,默認創建的隊列數

sendMsgTimeout

10000

發送消息超時時間,單位毫秒

compressMsgBodyOverHowmuch

4096

消息Body超過多大開始壓縮(Consumer收到消息會自動解壓縮),單位字節

retryAnotherBrokerWhenNotStoreOK

FALSE

如果發送消息返回sendResult,但是sendStatus!=SEND_OK,是否重試發送

maxMessageSize

131072

客戶端限制的消息大小,超過報錯,同時服務端也會限制(默認128K)

transactionCheckListener

 

事物消息回查監聽器,如果發送事務消息,必須設置

checkThreadPoolMinSize

1

Broker回查Producer事務狀態時,線程池大小

checkThreadPoolMaxSize

1

Broker回查Producer事務狀態時,線程池大小

checkRequestHoldMax

2000

Broker回查Producer事務狀態時,Producer本地緩衝請求隊列大小

 

4.      PushConsumer配置

 

 

參數名

 

默認值

 

說明

consumerGroup

DEFAULT_CONSUMER

Consumer組名,多個Consumer如果屬於一個應用,訂閱同樣的消息,且消費邏輯一致,則應將它們歸爲同一組

messageModel

CLUSTERING

消息模型,支持以下兩種1.集羣消費2.廣播消費

consumeFromWhere

CONSUME_FROM_LAST_OFFSET

Consumer啓動後,默認從什麼位置開始消費

allocateMessageQueueStrategy

AllocateMessageQueueAveragely

Rebalance算法實現策略

Subscription

{}

訂閱關係

messageListener

 

消息監聽器

offsetStore

 

消費進度存

consumeThreadMin

10

消費線程池數量

consumeThreadMax

20

消費線程池數量

consumeConcurrentlyMaxSpan

2000

單隊列並行消費允許的最大跨度

pullThresholdForQueue

1000

拉消息本地隊列緩存消息最大數

Pullinterval

0

拉消息間隔,由於是長輪詢,所以爲0,但是如果應用了流控,也可以設置大於0的值,單位毫秒

consumeMessageBatchMaxSize

1

批量消費,一次消費多少條消息

pullBatchSize

32

批量拉消息,一次最多拉多少條

 

 

5.      PullConsumer配置

 

 

參數名

 

默認值

 

說明

consumerGroup

 

Conusmer組名,多個Consumer如果屬於一個應用,訂閱同樣的消息,且消費邏輯一致,則應該將它們歸爲同一組

brokerSuspendMaxTimeMillis

20000

長輪詢,Consumer拉消息請求在Broker掛起最長時間,單位毫秒

consumerPullTimeoutMillis

10000

非長輪詢,拉消息超時時間,單位毫秒

consumerTimeoutMillisWhenSuspend

30000

長輪詢,Consumer拉消息請求咋broker掛起超過指定時間,客戶端認爲超時,單位毫秒

messageModel

BROADCASTING

消息模型,支持以下兩種:1集羣消費 2廣播模式

messageQueueListener

 

監聽隊列變化

offsetStore

 

消費進度存儲

registerTopics

 

註冊的topic集合

allocateMessageQueueStrategy

 

Rebalance算法實現策略

 

 

6.      Broker配置參數

查看Broker默認配置

sh mqbroker -m

 

 

參數名

 

默認值

 

說明

consumerGroup

 

Conusmer組名,多個Consumer如果屬於一個應用,訂閱同樣的消息,且消費邏輯一致,則應該將它們歸爲同一組

listenPort

10911

Broker對外服務的監聽端口

namesrvAddr

Null

Name Server地址

brokerIP1

本機IP

本機IP地址,默認系統自動識別,但是某些多網卡機器會存在識別錯誤的情況,這種情況下可以人工配置。

brokerName

本機主機名

 

brokerClusterName

DefaultCluster

Broker所屬哪個集羣

brokerId

0

BrokerId,必須是大等於0的整數,0表示Master,>0表示Slave,一個Master可以掛多個Slave,Master和Slave通過BrokerName來配對

storePathCommitLog

$HOME/store/commitlog

commitLog存儲路徑

storePathConsumeQueue

$HOME/store/consumequeue

消費隊列存儲路徑

storePathIndex

$HOME/store/index

消息索引存儲隊列

deleteWhen

4

刪除時間時間點,默認凌晨4點

fileReservedTime

48

文件保留時間,默認48小時

maxTransferBytesOnMessageInMemory

262144

單次pull消息(內存)傳輸的最大字節數

maxTransferCountOnMessageInMemory

32

單次pull消息(內存)傳輸的最大條數

maxTransferBytesOnMessageInMemory

65535

單次pull消息(磁盤)傳輸的最大字節數

maxTransferCountOnMessageInDisk

8

單次pull消息(磁盤)傳輸的最大條數

messageIndexEnable

TRUE

是否開啓消息索引功能

messageIndexSafe

FALSE

是否提供安全的消息索引機制,索引保證不丟

brokerRole

ASYNC_MASTER

Broker的角色

-ASYNC_MASTER異步複製Master

-SYNC_MASTER同步雙寫Master

-SLAVE

flushDiskType

ASYNC_FLUSH

刷盤方式

-ASYNC_FLUSH異步刷盤

-SYNC_FLUSH同步刷盤

cleanFileForciblyEnable

TRUE

磁盤滿,且無過期文件情況下TRUE表示強制刪除文件,優先保證服務可用

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