RocketMQ之NameServer源码分析

RocketMQ前言

rocketMQ作为Apache顶级项目，虽然初始版本是根据Kafka更改，但是在迭代的过程中，用了自己的想法，加以实现，，所以很值得研究。
这是整体架构，RocketMQ服务端由两部分组成NameServer和Broker，NameServer是服务的注册中心，Broker会把自己的地址注册到NameServer，生产者和消费者启动的时候会先从NameServer获取Broker的地址，再去从Broker发送和接受消息。
下面分别对几个模块的源码进行研读。

NamesrvStartup

首先看nameServer的源码，这里研究的是RocketMQ4.8.0版本。namesever可以看作注册中心。
在下载的源码中，nameserver目录为namesrv下的NamesrvStartup，这是启动入口。

public class NamesrvStartup {

    private static InternalLogger log;
    private static Properties properties = null;
    private static CommandLine commandLine = null;

    public static void main(String[] args) {
        main0(args);
    }

    public static NamesrvController main0(String[] args) {

        try {
            //todo 核心步骤一
            NamesrvController controller = createNamesrvController(args);
            start(controller);
            String tip = "The Name Server boot success. serializeType=" + RemotingCommand.getSerializeTypeConfigInThisServer();
            log.info(tip);
            System.out.printf("%s%n", tip);
            return controller;
        } catch (Throwable e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(-1);
        }

        return null;
    }

实际上，这里主要调用了两个方法，一个是createNamesrvController，一个是start方法。
我们首先看下createNamesrvController方法。

    public static NamesrvController createNamesrvController(String[] args) throws IOException, JoranException {
        System.setProperty(RemotingCommand.REMOTING_VERSION_KEY, Integer.toString(MQVersion.CURRENT_VERSION));
        //PackageConflictDetect.detectFastjson();

        Options options = ServerUtil.buildCommandlineOptions(new Options());
        commandLine = ServerUtil.parseCmdLine("mqnamesrv", args, buildCommandlineOptions(options), new PosixParser());
        if (null == commandLine) {
            System.exit(-1);
            return null;
        }
        //创建NamesrvConfig
        final NamesrvConfig namesrvConfig = new NamesrvConfig();
        //创建NettyServerConfig
        final NettyServerConfig nettyServerConfig = new NettyServerConfig();
        //设置启动端口号
        nettyServerConfig.setListenPort(9876);
        //解析启动-c参数
        if (commandLine.hasOption('c')) {
            String file = commandLine.getOptionValue('c');
            if (file != null) {
                InputStream in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(file));
                properties = new Properties();
                properties.load(in);
                MixAll.properties2Object(properties, namesrvConfig);
                MixAll.properties2Object(properties, nettyServerConfig);

                namesrvConfig.setConfigStorePath(file);

                System.out.printf("load config properties file OK, %s%n", file);
                in.close();
            }
        }
        //解析启动-p参数
        if (commandLine.hasOption('p')) {
            InternalLogger console = InternalLoggerFactory.getLogger(LoggerName.NAMESRV_CONSOLE_NAME);
            MixAll.printObjectProperties(console, namesrvConfig);
            MixAll.printObjectProperties(console, nettyServerConfig);
            System.exit(0);
        }
        //将启动参数填充到namesrvConfig,nettyServerConfig
        MixAll.properties2Object(ServerUtil.commandLine2Properties(commandLine), namesrvConfig);

        if (null == namesrvConfig.getRocketmqHome()) {
            System.out.printf("Please set the %s variable in your environment to match the location of the RocketMQ installation%n", MixAll.ROCKETMQ_HOME_ENV);
            System.exit(-2);
        }

        LoggerContext lc = (LoggerContext) LoggerFactory.getILoggerFactory();
        JoranConfigurator configurator = new JoranConfigurator();
        configurator.setContext(lc);
        lc.reset();
        configurator.doConfigure(namesrvConfig.getRocketmqHome() + "/conf/logback_namesrv.xml");

        log = InternalLoggerFactory.getLogger(LoggerName.NAMESRV_LOGGER_NAME);

        MixAll.printObjectProperties(log, namesrvConfig);
        MixAll.printObjectProperties(log, nettyServerConfig);
        //todo 创建NameServerController
        final NamesrvController controller = new NamesrvController(namesrvConfig, nettyServerConfig);

        // remember all configs to prevent discard
        controller.getConfiguration().registerConfig(properties);

        return controller;
    }

此方法主要是为了创建NamesrvController，并且初始化。
首先会创建NamesrvConfig与NettyServerConfig方法，NamesrvConfig是nameServer的配置，NettyServerConfig是netty服务配置，然后回设置一个监听端口号，这里的端口号默认已经设置死了，9876端口，所以如果想更改，只有更改源码。

继续往下，这里解析启动-c的参数，这是把namesrvConfig配置信息，与 nettyServerConfig读进来。
继续往下，这里是解析启动-p参数，这个参数作用是把启动namesrev参数在控制台打印一遍。
继续往下，将启动参数设置到namesrvConfig,nettyServerConfig

继续往下，则到了new NamesrvController，这里是创建namesrvController方法了。
结束createNamesrvController方法。

下面是start方法

 public static NamesrvController start(final NamesrvController controller) throws Exception {

        if (null == controller) {
            throw new IllegalArgumentException("NamesrvController is null");
        }

        boolean initResult = controller.initialize();
        if (!initResult) {
            controller.shutdown();
            System.exit(-3);
        }
        //钩子方法
        Runtime.getRuntime().addShutdownHook(new ShutdownHookThread(log, new Callable<Void>() {
            @Override
            public Void call() throws Exception {
                controller.shutdown();
                return null;
            }
        }));

        controller.start();

        return controller;
    }

首先我们就看到调用了controller.initialize();初始化方法。我们看下初始化方法到底做了什么。

 public boolean initialize() {
        //加载KV配置
        this.kvConfigManager.load();
        //创建NettyServer网络处理对象
        this.remotingServer = new NettyRemotingServer(this.nettyServerConfig, this.brokerHousekeepingService);
        //开启定时任务:每隔10s扫描一次Broker,移除不活跃的Broker
        this.remotingExecutor =
            Executors.newFixedThreadPool(nettyServerConfig.getServerWorkerThreads(), new ThreadFactoryImpl("RemotingExecutorThread_"));

        this.registerProcessor();
        //每隔10s扫描一次为活跃Broker
        this.scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //todo 每隔10s扫描一次为活跃Broker
                NamesrvController.this.routeInfoManager.scanNotActiveBroker();
            }
        }, 5, 10, TimeUnit.SECONDS);
        //开启定时任务:每隔10min打印一次KV配置
        this.scheduledExecutorService.scheduleAtFixedRate(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                NamesrvController.this.kvConfigManager.printAllPeriodically();
            }
        }, 1, 10, TimeUnit.MINUTES);

        if (TlsSystemConfig.tlsMode != TlsMode.DISABLED) {
            // Register a listener to reload SslContext
            try {
                fileWatchService = new FileWatchService(
                    new String[] {
                        TlsSystemConfig.tlsServerCertPath,
                        TlsSystemConfig.tlsServerKeyPath,
                        TlsSystemConfig.tlsServerTrustCertPath
                    },
                    new FileWatchService.Listener() {
                        boolean certChanged, keyChanged = false;
                        @Override
                        public void onChanged(String path) {
                            if (path.equals(TlsSystemConfig.tlsServerTrustCertPath)) {
                                log.info("The trust certificate changed, reload the ssl context");
                                reloadServerSslContext();
                            }
                            if (path.equals(TlsSystemConfig.tlsServerCertPath)) {
                                certChanged = true;
                            }
                            if (path.equals(TlsSystemConfig.tlsServerKeyPath)) {
                                keyChanged = true;
                            }
                            if (certChanged && keyChanged) {
                                log.info("The certificate and private key changed, reload the ssl context");
                                certChanged = keyChanged = false;
                                reloadServerSslContext();
                            }
                        }
                        private void reloadServerSslContext() {
                            ((NettyRemotingServer) remotingServer).loadSslContext();
                        }
                    });
            } catch (Exception e) {
                log.warn("FileWatchService created error, can't load the certificate dynamically");
            }
        }

        return true;
    }

首先加载KV配置，并创建一个nettySerer网络处理对象。
创建一个固定大小的线程池。
然后进行注册，将前面创建的NettyServer组件进行注册。

现在到了最重要的处理方式，开启定时任务，每10s扫描一次broker，这里会创建一个scheduleAtFixedRate线程池，每隔10s扫描，如果有broker超时120s没有发送心跳包，那么把broker剔除。也就是说每10s，运行run方法，扫描broker，如果120s没发心跳，认为broker挂了。

RocketMQ有两个触发点来删除路由信息：

• NameServer定期扫描brokerLiveTable检测上次心跳包与当前系统的时间差，如果时间超过120s，则需要移除broker。
• Broker在正常关闭的情况下，会执行unregisterBroker指令这两种方式路由删除的方法都是一样的，都是从相关路由表中删除与该broker相关的信息。

下面那些代码则无关紧要了，那么回去。
在 NamesrvController start方法下，调用 controller.start();方法。
我们看下这个start方法主要是什么。

    public void start() throws Exception {
        this.remotingServer.start();//启动NRS组件

        if (this.fileWatchService != null) {
            this.fileWatchService.start();
        }
    }

这里代码比较简单，主要是开启了NRS组件。也就是nettyRomtingServer。
结束，这就是nameServer整个流程，较为简单。但是有几个亮点我们可以思考。

NameServer的亮点

亮点1

nameserver信息都存放在hashmap中，但是hashmap是多线程不安全的。但是producer是需要从nameserve读，而broker需要对nameserver写topic等信息。如果有多个producer与多个broker，那么是多线程的访问方式，所以需要确保线程安全，并确保高效。所以用了读写锁的方式。确保了高并发。适用于读多写少的场景。

那么在这里，如果问，为什么我们用 new ReentrantReadWriteLock();这种方式，而不是用sync或者reent呢？

sync，Reent属于排他锁，同一个时刻只能一个访问。而为了读读的并发，读多写少的场景，那么不适合用其他锁，那些锁的粒度太大了。
比如在routeinfo包下，有个方法getAllTopicList，这就是produce去读namesrv的场景，那么用lock.readlock方式
比如在routeinfo包下，有个方法deleteTopict，这就是删除nameserv配置信息，那么用lock.writeLock方式
比如在routeinfo包下，有个方法registerBroker，这就是broker向namesrv注册的场景，那么用lock.writeLock方式
也就是说读锁不阻塞写锁，读读并发。所以这里用了锁 + ReadWriteLock方式。

那么在这里，如果问，为什么不用concurrenthashmap？

因为锁 + hashmap是可以达到强一致性，如果只是concurrenthashmap，那么就是弱一致性。写了之后，是过了一段时间才能读到，因为写的时候是cas加锁写，读不可见状态。

亮点2

存储是基于内存的，对比zk，他需要持久化。路由的信息其实是临时的信息，而不是一成不变的。zk需要状态，选举。zk对网络依赖进行选举，太繁琐了。持久化的事情不由nameserver做，而是给broker做。

亮点3

nameServer集群的无状态化，也能保证消息。nameserver不需要保证他们之间需要信息的同步，所以网络分区时也不存在对nameserver的可用性的影响。

源码流程图

简单点的流程图。