RocketMQ原理学习--RocketMQ整体架构窥探

 RocketMQ总体架构图：

RocketMQ简单架构

角色简介：

1、Name Server：简单可以理解为注册中心，Broker相关信息会注册到Name Server集群中，维护Broker及Broker中相关Topic信息，这样生产者和消费者就可以从Name Server中定时（30秒）获取相关Broker信息。

2、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）。

3、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。
4、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。

Name Server

        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。
        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：在Broker上一个Topic会对应几个MessageQueue（默认每个Broker上会创建4个MessageQueue）,生产者在发送消息时默认采用轮询方式将消息依次发送到各个MessageQueue中。

动态伸缩能力：消息会发送到不同Broker的同一个Topic的MessageQueue中，因此可以进行Broker的动态修改。

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。

目前RocketMQ提供了消费者两种获取消息的方式：Pull和Push（实际都是Consumer拉取消息）

Pull模式：Pull方式里，取消息的过程需要用户自己写，首先通过打算消费的Topic拿到MessageQueue的集合，遍历MessageQueue集合，然后针对每个MessageQueue批量取消息，一次取完后，记录该队列下一次要取的开始offset，直到取完了，再换另一个MessageQueue。

Push模式：Push方式里，consumer把轮询过程封装了，并注册MessageListener监听器，取到消息后，唤醒MessageListener的consumeMessage()来消费，对用户而言，感觉消息是被推送过来的。

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

1、生产者发送时，会自动轮询当前所有可发送的broker中的MessageQueue，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。

2、由于生产者默认的负载均衡策略是轮询，如果想要修改这种策略可以实现MessageQueueSelector接口，例如顺序消息的实现就可以依赖MessageQueueSelector来实现。

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。

 

参考：

https://blog.csdn.net/yhl_jxy/article/details/77512226

https://blog.csdn.net/javahongxi/article/details/72956608