RocketMQ调优心得总结

一、问题

线上RocketMQ 集群，偶尔报错如下：

（1）[REJECTREQUEST]system busy, start flow control for a while
（2）[TIMEOUT_CLEAN_QUEUE]broker busy, start flow control for a while, period in queue: 206ms, size of queue: 5

 

二、调优历程

Google资料

翻阅github 和 stackoverflow，在stackoverflow 上找到该问题：https://stackoverflow.com/questions/47749906/rocketmq-throw-exception-timeout-clean-queuebroker-busy-start-flow-control-f

按照以上方式增加配置文件参数：

 sendMessageThreadPoolNums=64
 useReentrantLockWhenPutMessage=true 

 之后重启观察，报错确实变少了，但量大了后，还有报错。期间对sendMessageThreadPoolNums参数做过多次调整，32 、64、128 都试过，发现在 4核CPU, 30G内存的机器上，配置sendMessageThreadPoolNums超过64 反倒表现的更不好。本人最后选择sendMessageThreadPoolNums=32。具体多少合适，最好通过压测评估。

撸源码

此时还会报 broker busy，实在没办法，只能看源码，尤其对报错前后相关代码多次阅读，基本了解了报错原因。

两个报错的代码如下：

 

通过阅读源码，得出结果：mq busy是因为线程等待时间，超过了waitTimeMillsInSendQueue的值，该值默认 200ms。

所以还需分析，到底是什么原因，导致线程在等待，并超过了200ms，有两种可能：

        1. mq消息消费速度慢，消息堆积，导致消息写入内存变慢，超过了200ms

         2. GC时JVM STW(stop the world) ,导致超时

之后对 JVM 进行了调优，选用 G1回收器，并且观察 gc 时间，full GC 基本没有了，新生代gc 时间控制在50ms 之内，而且频率不高。

JVM 优化后，还是偶尔有 broker busy.

配置优化

查看rocketmq 日志，存储层日志store.log：

可以看出，在消息发送时，主从同步时，连接从服务器等待超时，自动断了连接。

如果是同步双写模式，master会等待slave也写成功才会给客户端返回成功。这个也会耗时，性能不好，建议使用异步。

优化建议：主从同步使用异步，配置brokerRole=ASYNC_MASTER。

到此，优化配置：

#主从同步模式
brokerRole=ASYNC_MASTER
#消息发送队列等待时间，默认200
waitTimeMillsInSendQueue=400 
#发送消息的最大线程数，默认1，因为服务器配置不同，具体多少需要压测后取最优值
sendMessageThreadPoolNums=32
#发送消息是否使用可重入锁（4.1版本以上才有）
useReentrantLockWhenPutMessage=true

到此，MQ 基本稳定，连续几个月再没有报错。

后来MQ集群内存快不够了，扩了集群，扩为之前2倍节点。 

扩容后过段时间，又出现了 以上两个错， broker busy 报错居多。。。

此时第一感觉是新增的机器问题，通过Falcon监控，观察分析后，发现报错期间，CPU、内存、IO 等都无异常，有部分报错时间点 swap 波动较大。

当内存不够用时，rocketMQ 会使用交换区，使用交换区性能较差，这里就不对swap做过多解释了。

对Linux内核参数调优：

查看 cat /proc/sys/vm/swappiness

设置 swappiness = 1

减少使用交换区，提升性能。

优化该参数后，报错减少。

后来上线异步消息，并发增高，随着使用方量级增长，broker busy 还是会出现。

在和 system busy   和 broker busy 的斗争中，我对RocketMQ的了解也在加深。

对于RocketMQ 集群，和其他使用者也有过交流，总之经验是：多个小集群 优于 一个大集群。

调优时，多关注磁盘IO 和 内存使用情况及释放时间点，重点关注以下指标：

 

三、最终的参数调优方案

机器配置参考：CPU 4核 \ 内存30G

RocketMQ 的配置

#主从异步复制
brokerRole=ASYNC_MASTER
#异步刷盘
flushDiskType=ASYNC_FLUSH
#线上关闭自动创建topic
autoCreateTopicEnable=false

#发送消息的最大线程数，默认1
sendMessageThreadPoolNums=32
#使用可重入锁
useReentrantLockWhenPutMessage=true
#发送消息线程等待时间，默认200ms
waitTimeMillsInSendQueue=1000

#开启临时存储池
transientStorePoolEnable=true
#开启Slave读权限（分担master 压力）
slaveReadEnable=true
#关闭堆内存数据传输
transferMsgByHeap=false
#开启文件预热
warmMapedFileEnable=true

JVM

-server -Xms10g -Xmx10g 
-XX:+UseG1GC -XX:MaxGCPauseMillis=80 -XX:G1HeapRegionSize=16m 
-XX:G1ReservePercent=25 -XX:InitiatingHeapOccupancyPercent=30 
-XX:SoftRefLRUPolicyMSPerMB=0 -XX:SurvivorRatio=8 
-verbose:gc -Xloggc:/dev/shm/mq_gc_%p.log -XX:+PrintGCDetails  
-XX:+UseGCLogFileRotation -XX:NumberOfGCLogFiles=5 -XX:GCLogFileSize=30m 
-XX:-OmitStackTraceInFastThrow -XX:+AlwaysPreTouch -XX:MaxDirectMemorySize=15g 
-XX:-UseLargePages -XX:-UseBiasedLocking -XX:+PrintGCApplicationStoppedTime 
-XX:+PrintSafepointStatistics -XX:PrintSafepointStatisticsCount=1 
-XX:+PrintGCApplicationConcurrentTime -XX:+PrintGCDateStamps 
-XX:+PrintAdaptiveSizePolicy

Linux

• vm.extra_free_kbytes，告诉VM在后台回收（kswapd）启动的阈值与直接回收（通过分配进程）的阈值之间保留额外的可用内存。RocketMQ使用此参数来避免内存分配中的长延迟。（与具体内核版本相关）
• vm.min_free_kbytes，如果将其设置为低于1024KB，将会巧妙的将系统破坏，并且系统在高负载下容易出现死锁。
• vm.max_map_count，限制一个进程可能具有的最大内存映射区域数。RocketMQ将使用mmap加载CommitLog和ConsumeQueue，因此建议将为此参数设置较大的值。（agressiveness --> aggressiveness）
• vm.swappiness，定义内核交换内存页面的积极程度。较高的值会增加攻击性，较低的值会减少交换量。建议将值设置为10来避免交换延迟。
• File descriptor limits，RocketMQ需要为文件（CommitLog和ConsumeQueue）和网络连接打开文件描述符。我们建议设置文件描述符的值为655350。
• Disk scheduler，RocketMQ建议使用I/O截止时间调度器，它试图为请求提供有保证的延迟。 

1. 减少使用交换区

swappiness = 1

2. Disk scheduler使用DeadLine IO调度器

查看IO调度器：

#查看机器整体
dmesg | grep -i scheduler

#查看某个磁盘的调度器
cat /sys/block/vda/queue/scheduler

修改IO调度器：

echo deadline > /sys/block/vda/queue/scheduler

注意：Linux version 3.10 以上的版本，会出现修改不成功。

如下：

如果你的Linux 服务器，查看磁盘IO调度器发现是 none, none 意思是不使用 IO调度器，一般都是开启了 blk-mq, 查看/sys/block/vda/ 下，如果有mq目录，说明使用的是blk-mq机制。

Blk-mq

Linux 3.13引入了块层的新框架 blk-mq（多队列块IO排队机制），并且在3.16内核中已具有完整的功能。Blk-mq 通过8插槽服务器上的高性能闪存设备（例如PCIe SSD）允许超过1500万IOPS。

Blk-mq无缝集成到Linux存储堆栈中。它为设备驱动程序提供了基本功能，用于将I / O查询映射到多个队列。任务分布在多个线程中，因此分布到多个CPU内核（每个内核软件队列）。兼容Blk-mq的驱动程序通知blk-mq设备支持多少个并行硬件队列（作为硬件调度队列注册的一部分的提交队列的数量）。基于Blk-mq的设备驱动程序会绕过以前的Linux I / O调度程序。根据Linux I / O调度程序（基于request_fn的方法，请参阅Linux I / O堆栈图），使用前一个块I / O层的所有设备驱动程序将继续独立于blk-mq用作基于请求的驱动程序。

所以，如果你的MQ服务器硬盘是SSD 或者 内核为 3.10以上的，理论上使用blk-mq性能将会更高，不需要修改。

 

Netty

相关配置参数

1. jvm参数加：-Dio.netty.recycler.maxCapacity.default=0

2. jvm参数去掉-XX:+DisableExplicitGC

Netty性能问题

1.查阅netty相关资料，在netty的github上找到了一个issue #4147，大致可以看出，netty实现的Recycler并不保证池的大小，也就是说有多少对象就往池中加入多少对象，从而可能撑满服务器。通过在jvm启动时加入-Dio.netty.recycler.maxCapacity.default=0参数来关闭Recycler池，前提：netty version>=4.0。所以可怀疑为内存泄露！

千万不要开启-XX:+DisableExplicitGC！因为netty要做System.gc()操作，而System.gc()会对直接内存进行一次标记回收，如果通过DisableExplicitGC禁用了，会导致netty产生的对象爆满

2.Netty里四种主力的ByteBuf，

其中UnpooledHeapByteBuf 底下的byte[]能够依赖JVM GC自然回收；而UnpooledDirectByteBuf底下是DirectByteBuffer，如Java堆外内存扫盲贴所述，除了等JVM GC，最好也能主动进行回收；而PooledHeapByteBuf 和 PooledDirectByteBuf，则必须要主动将用完的byte[]/ByteBuffer放回池里，否则内存就要爆掉。所以，Netty ByteBuf需要在JVM的GC机制之外，有自己的引用计数器和回收过程。

在DirectByteBuffer中，首先向Bits类申请额度，Bits类有一个全局的 totalCapacity变量，记录着全部DirectByteBuffer的总大小，每次申请，都先看看是否超限 -- 堆外内存的限额默认与堆内内存(由-XMX 设定)相仿，可用 -XX:MaxDirectMemorySize 重新设定。

如果已经超限，会主动执行Sytem.gc()，期待能主动回收一点堆外内存。然后休眠一百毫秒，看看totalCapacity降下来没有，如果内存还是不足，就抛出大家最头痛的OOM异常。

 

心得：

• MQ 调优过程，需要关注 disk 、mem 、IO、CPU 等方面指标，尤其要关注 iowait ， 磁盘iowait 会直接影响性能。
• 发送消息线程数并不是越多越好，太多的线程，CPU 上下文切换也是很大的性能损耗。
• 需要对Linux 有较为深刻的了解，其中涉及 页缓存、缺页中断、零拷贝、预读、回写、内存映射、IO调度器。
• 其他技术：并发处理、锁机制、异步、池化技术、堆外内存、Netty 等相关技术。

只有对以上这些技术都有深刻理解，才能很好的理解RocketMQ，并对其做出合理的优化。

 

参考资料

Apache RocketMQ开发者指南

RocketMQ单机存储原理

调整 Linux I/O 调度器优化系统性能

Linux Blk-mq 机制