【转载】RocketMQ是怎么跑起来的？

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作者：pinnuli

RocketMQ是怎么跑起来的？

一说到RocketMQ，很多人人都知道其有四大组件，NameServer、Broker、Producer、Consumer，也大概都知道这四个组件分别有什么作用，负责什么功能，但是不知道这四个组件是如何配合的。

今天我们就来聊聊，这四个组件如何配合，通过哪些核心的API或者组件进行通讯配合，让RocketMQ跑起来，完成一条消息的产生和消费。

这里只会讲几个组件配合的核心流程和核心API，形成一个整体的框架，以便于在以后遇到问题的时候，能大致定位到问题所在，知道应该去看哪些内容。至于一些源码的深入解读，例如Broker消息是如何存储的，Producer、Consumer的负载均衡算法有哪些，延迟消息、顺序消息等是如何实现的，不是本文重点。

NameServer

NameServer的作用

1. 维护Broker的服务地址，即各个Topic下的各个queue所在的地址；
2. 给Producer、Consumer提供各个Topic的Broker列表。

NameServer的核心启动流程

我们先看一下NameServer在启动的过程中，做了哪些核心的动作

1. NamesrvStartup是NameServer服务的启动类，其main方法中，调用了方法createNamesrvController创建了一个NamesrvController

2. createNamesrvController方法中执行了以下操作

• 首先创建了一个NamesrvConfig(一些NameServer自身运行的参数，例如配置文件路径等)，
• 然后创建了一个NettyServerConfig（一些Netty的参数），并绑定了9876端口，这个端口就是对外提供网络服务的入口；
• 接着处理了一些初始化动作，例如日志打印的配置，环境变量加载等；
• 然后创建一个NamesrvController对象，在对象的构造方法中注入了上面创建的NamesrvConfig、NettyServerConfig等对象，以及创建了一个RouteInfoManager，这个对象用于管理Broker的路由信息

3. 创建完NamesrvController，进行初始化，其中两个核心的动作：

• 创建一个NettyRemotingServer，用于处理网络请求，例如Broker的注册和心跳，Producer获取topic的路由数据等，也就是说NameServer基本上是通过这个组件跟外部进行通讯;
• 开启一些定时任务，例如定时清除不活跃的Broker，定时打印一些配置等。

可以参照源码看一下，还是比较容易看懂的，毕竟是国人写的代码

NameServer的顶层结构

知道了NameServer启动过程中做了哪些事情，可以大概整理出，NameServer在RocketMQ运行过程中，顶层的一些结构。

Broker

Broker的作用

整个RocketMQ最核心的部分，消息的存储、转发都由他完成:
1、Producer发送消息给Broker，由Broker负责存储；
2、Consumer从Broker拉消息进行消费（推送模式实际上最终也是由拉消息实现）。

Broker的核心启动流程

我们再看一下Broker在启动的过程中，做了哪些核心的动作,
代码核心流程和NameServer的启动流程非常相似，主要是创建和初始化的组件、定时任务、线程池。

1. BrokerStartup是Broker服务的启动类，其main方法中，调用了方法createBrokerController创建了一个BrokerController
2. createBrokerController方法中执行了以下操作

• 创建了一个BrokerConfig(一些Broker自身运行的参数，例如NameServer地址等等)，
• 创建了一个NettyServerConfig（一些Netty的参数），作为netty服务端的参数，并绑定了10911端口，这个端口作为接收Producer、Consumer网络请求的入口；
• 创建了一个NettyClientConfig（一些Netty的参数），作为netty客户端的参数，；
• 创建了一个MessageStoreConfig主要是用来消息存储的一些配置，例如Commitlog文件的大小等；
• 处理了一些初始化动作，例如日志打印的配置，环境变量加载等；
• 创建一个BrokerController对象，在对象的构造方法中注入了上面创建的BrokerConfig、NettyServerConfig、NettyClientConfig、MessageStoreConfig等对象，以及创建了一个BrokerOuterAPI，这个对象用于发送客户端请求，例如向NameServer注册、向Producer请求事务消息状态等

3. 创建完BrokerController，进行初始化，其中四类核心的动作：

• 创建一个DefaultMessageStore，用于管理消息在磁盘上的存储
• 创建一个NettyRemotingServer，用于处理网络请求，例如Producer发送过来的消息、Consumer拉去消息等;也就是说Broker用这个组件个Producer、Consumer通讯
• 初始化一些线程池，例如处理consumer拉消息的线程池、向NameServer发送心跳的线程池等；
• 开启一些定时任务，用了例如定时清除不活跃的Broker，定时打印一些配置等。

Broker的顶层结构

上面介绍了Broker在启动过程中，NettyRemotingServer、BrokerOuterAPI、MessageStoreConfig核心对象，至此我们也可以梳理出Broker通过哪些核心对象，与RocketMQ的其他组件配合，完成一条消息的发送、存储、消费。

Producer

Producer的启动和使用的核心流程

Produce顶层涉及到的组件不多，我们看下RocketMQ源码中提供的最基本使用例子，根据代码的调用流程，梳理出其启动和发送消息的核心方法，主要在DefaultMQProducerImpl

public static void main(String[] args) throws MQClientException, InterruptedException {

    DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("ProducerGroupName");

    producer.start();

    for (int i = 0; i < 10000000; i++)
        try {
            {
                Message msg = new Message("TopicTest",
                    "TagA",
                    "OrderID188",
                    "Hello world".getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET));
                SendResult sendResult = producer.send(msg);
                System.out.printf("%s%n", sendResult);
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

    producer.shutdown();
}

创建Producer，并发送一条消息，核心流程如下：

1. 创建一个默认的生产者实现实例DefaultMQProducerImpl
2. 启动该实例，过程中创建了一个MQ客户端工厂实例MQClientInstance
3. 构造消息并发送，发送的方法最终调到的是DefaultMQProducerImpl.sendDefaultImpl()，这个方法的实现过程才是核心，主要有以下步骤:

• topicPublishInfoTable()根据消息的topic的路由信息，会先从本地缓存找，找不到再到NameServer上申请
• selectOneMessageQueue()根据topic选择一条队列，默认是负载均衡策略将消息平均分配到每个队列上；
• sendKernelImpl()根据消息、Broker信息、获取到的队列等，将消息发送出去，这个方法主要通过MQ客户端实例，即MQClientInstance发送消息，首先是用BrokerName兑换Broker地址，如果拿不到会去NameServer获取，然后将消息发送出去，至此消息发送完毕。也就是Producer用MQClientInstance的实现类与其他组件进行通讯，包括从NameServer拉取Broker列表，向Producer发送消息等

Producer的顶层结构

我们在将消息的发送过程，加入到上面整理出来的四大组件配合过程中

Consumer

上面我们说完了NameServer、Broker、Producer，大图中就差最后一个角色Consumer就大功告成了。
Consumer我们也用和Producer差不多的思路去梳理。

Consumer的启动和使用的核心流程

我们同样看下RocketMQ源码中提供的最基本使用例子，其核心逻辑主要在DefaultMQPushConsumerImpl

public static void main(String[] args) throws InterruptedException, MQClientException {

    DefaultMQPushConsumer consumer = new DefaultMQPushConsumer("ConsumerGroupName");

    consumer.setConsumeFromWhere(ConsumeFromWhere.CONSUME_FROM_FIRST_OFFSET);

    consumer.subscribe("TopicTest", "*");

    consumer.registerMessageListener(new MessageListenerConcurrently() {

        @Override
        public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List msgs,
            ConsumeConcurrentlyContext context) {
            System.out.printf("%s Receive New Messages: %s %n", Thread.currentThread().getName(), msgs);
            return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
        }
    });

    consumer.start();

    System.out.printf("Consumer Started.%n");
}

创建Consumer，订阅某个topic，并注册监听器，核心流程如下：

1. 创建一个默认的消费者实现实例DefaultMQPushConsumerImpl，这里会同时创建两个核心组件：

• PullMessageService，负责从Broker拉去消息；
• RebalanceService，负责控制队列的负载均衡；

2. 设置消费起始偏移量
3. 订阅topic
4. 注册监听器，即消费逻辑
5. 启动消费者实例，这里是核心，会创建两个实例

• MQClientInstance，MQ客户端实例，用于从Broker拉消息、从NameServer拉取Broker列表跟Producer一样，Consumer也是通过这个MQ客户端实例与外部进行通讯；
• ConsumeMessageService消息消费组件，会根据不同的消费模式创建不同的实例，例如顺序消费和并发消费，从Broker收到消息后，也是由这个组件完成消费；创建完该组件也会马上启动。
  之后会启动MQClientInstance，在这个过程中会启动PullMessageService和RebalanceService

Consumer的顶层结构

我们同样把Consumer的消息拉取、消费的核心流程和组件，梳理出其顶层架构

NameServer、Broker、Producer、Consumer的配合过程

NameServer

通过组件NettyRemoteServer，绑定9876端口（也可手动设置其他端口），作为服务端，与其他三个组件通信，完成Broker的注册，向Producer、Consumer提供Broker信息；

Broker

通过组件NettyRemoteServer，绑定10911端口，作为服务端，接收Producer发消息、Consumer拉消息等网络请求；
通过组件BrokerOuterAPI，作为客户端，向NameServer注册和发送心跳等；

Producer

通过MQClientInstance，作为客户端，向NameServer拉去Broker信息、向Broker发送消息；

Consumer

通过MQClientInstance，作为客户端，向NameServer拉去Broker信息、向Broker拉取消息；

至此，我们全部梳理完了四个组件的基本启动流程和核心组件，我们整合到一起，就形成了RocketMQ的整个运行流程：