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寫一篇RocketMQ卷文讓自己冷靜一下

2021-12-09 07:45:18 其他

不吃不喝看了好久才概括出這么一點點東西,希望大佬們能夠有耐心看一看,遇到說的不對的地方,也歡迎在評論區或者私信與我交流

另外完整版的代碼注釋,我在我的github上也添加了,感興趣的小伙伴也可以點擊這個鏈接去看一波 github地址

覺得我講的有那么一點點道理,對你有那么一丟丟的幫助的,也可以給我一波點贊關注666喲~

廢話不多說,下面開始我的表演~

RocketMQ全域流程圖

RocketMQ主要流程圖.png

上來就是這么一大張圖片,相信大家肯定完全不想看下去,(那么我為什么還要放在一開始呢?主要是為了能夠讓大家有一個全域的印象,然后后續復習的時候也可以根據這個流程圖去具體復習)

那么,下面我們就針對一些問題來具體描述RocketMQ的作業流程 此處內容會不斷補充,也歡迎大家把遇到的問題在評論區留下來

訊息消費邏輯

訊息消費可以分為三大模塊

  • Rebalance
  • 拉取訊息
  • 消費訊息

Rebalance

Rebalance邏輯

// RebalanceImpl
public void doRebalance(final boolean isOrder) {
  Map<String, SubscriptionData> subTable = this.getSubscriptionInner();
  if (subTable != null) {
    // 遍歷每個主題的佇列
    // subTable 會在 DefaultMQPushConsumerImpl 的 subscribe 和 unsubscribe 時修改
    for (final Map.Entry<String, SubscriptionData> entry : subTable.entrySet()) {
      final String topic = entry.getKey();
      try {
        // 對佇列進行重新負載
        this.rebalanceByTopic(topic, isOrder);
      } catch (Throwable e) {
        if (!topic.startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {
          log.warn("rebalanceByTopic Exception", e);
        }
      }
    }
  }

  this.truncateMessageQueueNotMyTopic();
}
private void rebalanceByTopic(final String topic, final boolean isOrder) {
  switch (messageModel) {
    case BROADCASTING: {
      Set<MessageQueue> mqSet = this.topicSubscribeInfoTable.get(topic);
      if (mqSet != null) {
        boolean changed = this.updateProcessQueueTableInRebalance(topic, mqSet, isOrder);
        if (changed) {
          this.messageQueueChanged(topic, mqSet, mqSet);
          log.info("messageQueueChanged {} {} {} {}",
                   consumerGroup,
                   topic,
                   mqSet,
                   mqSet);
        }
      } else {
        log.warn("doRebalance, {}, but the topic[{}] not exist.", consumerGroup, topic);
      }
      break;
    }
    case CLUSTERING: {
      // topicSubscribeInfoTable topic訂閱資訊快取表
      Set<MessageQueue> mqSet = this.topicSubscribeInfoTable.get(topic);
      // 發送請求到broker獲取topic下該消費組內當前所有的消費者客戶端id
      List<String> cidAll = this.mQClientFactory.findConsumerIdList(topic, consumerGroup);
      if (null == mqSet) {
        if (!topic.startsWith(MixAll.RETRY_GROUP_TOPIC_PREFIX)) {
          log.warn("doRebalance, {}, but the topic[{}] not exist.", consumerGroup, topic);
        }
      }

      if (null == cidAll) {
        log.warn("doRebalance, {} {}, get consumer id list failed", consumerGroup, topic);
      }

      if (mqSet != null && cidAll != null) {
        List<MessageQueue> mqAll = new ArrayList<MessageQueue>();
        mqAll.addAll(mqSet);

        // 排序保證了同一個消費組內消費者看到的視圖保持一致,確保同一個消費佇列不會被多個消費者分配
        Collections.sort(mqAll);
        Collections.sort(cidAll);

        // 分配演算法 (盡量使用前兩種)
        // 默認有5種 1)平均分配 2)平均輪詢分配 3)一致性hash
        // 4)根據配置 為每一個消費者配置固定的訊息佇列 5)根據broker部署機房名,對每個消費者負責不同的broker上的佇列
        // 但是如果消費者數目大于訊息佇列數量,則會有些消費者無法消費訊息
        AllocateMessageQueueStrategy strategy = this.allocateMessageQueueStrategy;

        // 當前消費者分配到的佇列
        List<MessageQueue> allocateResult = null;
        try {
          allocateResult = strategy.allocate(
            this.consumerGroup,
            this.mQClientFactory.getClientId(),
            mqAll,
            cidAll);
        } catch (Throwable e) {
          log.error("AllocateMessageQueueStrategy.allocate Exception. allocateMessageQueueStrategyName={}", strategy.getName(),
                    e);
          return;
        }

        Set<MessageQueue> allocateResultSet = new HashSet<MessageQueue>();
        if (allocateResult != null) {
          allocateResultSet.addAll(allocateResult);
        }

        // 更新訊息消費佇列,如果是新增的訊息消費佇列,則會創建一個訊息拉取請求并立即執行拉取
        boolean changed = this.updateProcessQueueTableInRebalance(topic, allocateResultSet, isOrder);
        if (changed) {
          log.info(
            "rebalanced result changed. allocateMessageQueueStrategyName={}, group={}, topic={}, clientId={}, mqAllSize={}, cidAllSize={}, rebalanceResultSize={}, rebalanceResultSet={}",
            strategy.getName(), consumerGroup, topic, this.mQClientFactory.getClientId(), mqSet.size(), cidAll.size(),
            allocateResultSet.size(), allocateResultSet);
          this.messageQueueChanged(topic, mqSet, allocateResultSet);
        }
      }
      break;
    }
    default:
      break;
  }
}

private boolean updateProcessQueueTableInRebalance(final String topic, final Set<MessageQueue> mqSet,
                                                   final boolean isOrder) {
  boolean changed = false;

  Iterator<Entry<MessageQueue, ProcessQueue>> it = this.processQueueTable.entrySet().iterator();
  while (it.hasNext()) {
    Entry<MessageQueue, ProcessQueue> next = it.next();
    MessageQueue mq = next.getKey();
    ProcessQueue pq = next.getValue();

    if (mq.getTopic().equals(topic)) {
      // 當前分配到的佇列中不包含原先的佇列(說明當前佇列被分配給了其他消費者)
      if (!mqSet.contains(mq)) {
        // 丟棄 processQueue
        pq.setDropped(true);
        // 移除當前訊息佇列
        if (this.removeUnnecessaryMessageQueue(mq, pq)) {
          it.remove();
          changed = true;
          log.info("doRebalance, {}, remove unnecessary mq, {}", consumerGroup, mq);
        }
      } else if (pq.isPullExpired()) {
        switch (this.consumeType()) {
          case CONSUME_ACTIVELY:
            break;
          case CONSUME_PASSIVELY:
            pq.setDropped(true);
            if (this.removeUnnecessaryMessageQueue(mq, pq)) {
              it.remove();
              changed = true;
              log.error("[BUG]doRebalance, {}, remove unnecessary mq, {}, because pull is pause, so try to fixed it",
                        consumerGroup, mq);
            }
            break;
          default:
            break;
        }
      }
    }
  }

  List<PullRequest> pullRequestList = new ArrayList<PullRequest>();
  for (MessageQueue mq : mqSet) {
    // 訊息消費佇列快取中不存在當前佇列 本次分配新增的佇列
    if (!this.processQueueTable.containsKey(mq)) {
      // 向broker發起鎖定佇列請求 (向broker端請求鎖定MessageQueue,同時在本地鎖定對應的ProcessQueue)
      if (isOrder && !this.lock(mq)) {
        log.warn("doRebalance, {}, add a new mq failed, {}, because lock failed", consumerGroup, mq);
        // 加鎖失敗,跳過,等待下一次佇列重新負載時再嘗試加鎖
        continue;
      }

      // 從記憶體中移除該訊息佇列的消費進度
      this.removeDirtyOffset(mq);
      ProcessQueue pq = new ProcessQueue();

      long nextOffset = -1L;
      try {
        nextOffset = this.computePullFromWhereWithException(mq);
      } catch (Exception e) {
        log.info("doRebalance, {}, compute offset failed, {}", consumerGroup, mq);
        continue;
      }

      if (nextOffset >= 0) {
        ProcessQueue pre = this.processQueueTable.putIfAbsent(mq, pq);
        if (pre != null) {
          log.info("doRebalance, {}, mq already exists, {}", consumerGroup, mq);
        } else {
          // 首次添加,構建拉取訊息的請求
          log.info("doRebalance, {}, add a new mq, {}", consumerGroup, mq);
          PullRequest pullRequest = new PullRequest();
          pullRequest.setConsumerGroup(consumerGroup);
          pullRequest.setNextOffset(nextOffset);
          pullRequest.setMessageQueue(mq);
          pullRequest.setProcessQueue(pq);
          pullRequestList.add(pullRequest);
          changed = true;
        }
      } else {
        log.warn("doRebalance, {}, add new mq failed, {}", consumerGroup, mq);
      }
    }
  }

  // 立即拉取訊息(對新增的佇列)
  this.dispatchPullRequest(pullRequestList);

  return changed;
}

由流程圖和代碼,我們可以得知,集群模式下訊息負載主要有以下幾個步驟:

  1. 從Broker獲取訂閱當前Topic的消費者串列
  2. 根據具體的策略進行負載均衡
  3. 對當前消費者分配到的佇列進行處理
    1. 原來有,現在沒有:丟棄對應的訊息處理佇列(ProcessQueue)
    2. 原來沒有,現在有:添加訊息處理佇列(ProcessQueue),如果是第一次新增,還會創建一個訊息拉取請求

拉取訊息

拉取訊息邏輯

拉取訊息的代碼太多了,我就不再這里貼出來了,

我在這里說一下大致流程,然后有幾個需要注意的地方

流程:在我們Rebalance第一次添加負責的佇列和后續拉取訊息后,都會再提交一個拉取請求到拉取請求佇列(pullRequestQueue)中,然后有一個執行緒不停的去里面獲取拉取請求,去執行拉取的操作

這里說一個RocketMQ消費者這邊設計的一個亮點

它將拉取訊息,消費訊息通過兩個任務佇列的方式進行解耦,然后每一個模塊僅需要負責它自己的功能,(雖然大佬們覺得很常見,但是當時我看的時候還是感覺妙呀~)

另外還有一點需要注意的是:拉取訊息的時候broker和consumer都會對訊息進行過濾,只不過broker是根據tag的hash進行過濾的,而consumer是根據具體的tag字串匹配過濾的,這也是有的時候,明明拉取到了訊息,但是卻沒有需要消費的訊息產生的原因

既然說到了訊息過濾,這邊先簡單提一下RocketMQ訊息過濾的幾種方式

  • 運算式過濾
    • tag
    • SQL92
  • 類過濾

消費訊息

訊息消費邏輯

這邊也先說幾個注意點吧,后面再單獨出篇文章,

(一)順序消費和非順序消費消費失敗的處理

(二)消費失敗偏移量的更新:只有當前這批訊息全部消費成功后,才會將偏移量更新成為這批訊息最后一條的偏移量

(三)廣播訊息失敗不會重試,僅列印失敗日志

補充:為什么同一個消費組下消費者的訂閱資訊要相同

首先,先說一下什么叫做同一個消費組下消費者的訂閱資訊要相同

即:在相同的GroupId下,每一個消費者他們的訂閱內容(Topic+Tag)要保持一致,否則會導致訊息無法被正常消費

參考檔案:阿里云:訂閱關系一致

Rebalance細節

我們在看待這個問題的時候,可以把它分為兩類情況考慮

  • topic不一致
  • tag不一致

(一)topic不一致的問題

首先先說一個場景,消費者A監聽了TopicA,消費者B監聽了TopicB,但是消費者A和消費者B同屬一個groupTest

在Rebalance階段,消費者A對TopicA進行負載均衡時,會去查詢groupTest下的所有消費者資訊,獲取到了消費者A和消費者B,此時就會將TopicA的佇列對消費者A和消費者B進行負載均衡(例如消費者A分配到了1234四個佇列,消費者B分配到了5678四個佇列),此時消費者B沒有針對TopicA的處理邏輯,就會導致推送到5678這幾個佇列里面的訊息沒有辦法得到處理,

(二)tag不一致的問題

隨著消費者A,消費者B負載均衡的不斷進行,會不斷把最新的訂閱資訊(訊息過濾規則)上報給broker,broker就會不斷的覆寫更新,導致tag資訊不停地變化,而tag的變化在消費者拉取訊息時broker的過濾就會產生影響,會導致一些本來要被消費者拉取到的訊息被broker過濾掉

延時佇列是如何作業的

RocketMQ延時佇列作業流程圖.png

由流程圖中我們不難看出,RocketMQ對延時訊息的處理,是交由Timer去完成的(相關類ScheduleMessageService),在Timer的任務佇列中讀取需要處理的延遲任務,將訊息從延遲佇列轉發到具體的業務佇列中

此處補充一點:此處提到的Timer為java工具類包(java.util.Timer)下的一個定時任務工具,它主要由兩個部分:TaskQueue queue(任務佇列)和TimerThread thread(作業執行緒),這邊我把它簡單的類比為一個單執行緒的作業執行緒池

另外在ScheduleMessageService中使用到了Timer的兩個方法,我在這里先單獨列出來下

  • this.timer.schedule :在任務執行成功后,再加上對應的周期,然后再執行
  • this.timer.scheduleAtFixedRate :每隔指定時間就執行一次,與任務執行時間無關

話不多少,貼上原始碼*(原始碼雖然枯燥,但希望可以耐心的看完)*

// ScheduleMessageService
public void start() {
  if (started.compareAndSet(false, true)) {
    super.load();
    this.timer = new Timer("ScheduleMessageTimerThread", true);
    // 根據延時佇列創建對應的定時任務
    for (Map.Entry<Integer, Long> entry : this.delayLevelTable.entrySet()) {
      Integer level = entry.getKey();
      Long timeDelay = entry.getValue();
      Long offset = this.offsetTable.get(level);
      if (null == offset) {
        offset = 0L;
      }

      if (timeDelay != null) {
        // 第一次,延遲一秒執行任務,后續根據對應延時時間來執行
        // 延時級別和訊息佇列id對應關系 : 訊息佇列id = 延時級別 - 1
        // shedule 在任務執行成功后,再加上對應的周期,然后再執行
        this.timer.schedule(new DeliverDelayedMessageTimerTask(level, offset), FIRST_DELAY_TIME);
      }
    }

    // scheduleAtFixedRate 每隔指定時間就執行一次,與任務執行時間無關
    this.timer.scheduleAtFixedRate(new TimerTask() {

      @Override
      public void run() {
        try {
          if (started.get()) {
            // 每個十秒持久化一次延遲佇列的處理進度
            ScheduleMessageService.this.persist();
          }
        } catch (Throwable e) {
          log.error("scheduleAtFixedRate flush exception", e);
        }
      }
    }, 10000, this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().getFlushDelayOffsetInterval());
  }
}
// DeliverDelayedMessageTimerTask
@Override
public void run() {
  try {
    if (isStarted()) {
      this.executeOnTimeup();
    }
  } catch (Exception e) {
    // XXX: warn and notify me
    log.error("ScheduleMessageService, executeOnTimeup exception", e);
    ScheduleMessageService.this.timer.schedule(new DeliverDelayedMessageTimerTask(
      this.delayLevel, this.offset), DELAY_FOR_A_PERIOD);
  }
}

public void executeOnTimeup() {
  // 根據 延時佇列topic 和 延時佇列id 查找消費佇列
  ConsumeQueue cq =
    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.findConsumeQueue(TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC,
                                                                     delayLevel2QueueId(delayLevel));

  long failScheduleOffset = offset;

  if (cq != null) {
    SelectMappedBufferResult bufferCQ = cq.getIndexBuffer(this.offset);
    if (bufferCQ != null) {
      try {
        long nextOffset = offset;
        int i = 0;
        // 遍歷ConsumeQueue,每一個標準的ConsumeQueue條目為20位元組
        ConsumeQueueExt.CqExtUnit cqExtUnit = new ConsumeQueueExt.CqExtUnit();
        for (; i < bufferCQ.getSize(); i += ConsumeQueue.CQ_STORE_UNIT_SIZE) {
          long offsetPy = bufferCQ.getByteBuffer().getLong();
          int sizePy = bufferCQ.getByteBuffer().getInt();
          long tagsCode = bufferCQ.getByteBuffer().getLong();

          if (cq.isExtAddr(tagsCode)) {
            if (cq.getExt(tagsCode, cqExtUnit)) {
              tagsCode = cqExtUnit.getTagsCode();
            } else {
              //can't find ext content.So re compute tags code.
              log.error("[BUG] can't find consume queue extend file content!addr={}, offsetPy={}, sizePy={}",
                        tagsCode, offsetPy, sizePy);
              long msgStoreTime = defaultMessageStore.getCommitLog().pickupStoreTimestamp(offsetPy, sizePy);
              tagsCode = computeDeliverTimestamp(delayLevel, msgStoreTime);
            }
          }

          long now = System.currentTimeMillis();
          long deliverTimestamp = this.correctDeliverTimestamp(now, tagsCode);

          nextOffset = offset + (i / ConsumeQueue.CQ_STORE_UNIT_SIZE);

          // > 0 未到訊息消費時間
          long countdown = deliverTimestamp - now;

          if (countdown <= 0) {
            MessageExt msgExt =
              ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.lookMessageByOffset(
              offsetPy, sizePy);

            if (msgExt != null) {
              try {
                MessageExtBrokerInner msgInner = this.messageTimeup(msgExt);
                if (TopicValidator.RMQ_SYS_TRANS_HALF_TOPIC.equals(msgInner.getTopic())) {
                  log.error("[BUG] the real topic of schedule msg is {}, discard the msg. msg={}",
                            msgInner.getTopic(), msgInner);
                  continue;
                }
                // 放到對應的 %RETRY%+gid 重試topic下進行消費(轉發訊息)
                PutMessageResult putMessageResult =
                  ScheduleMessageService.this.writeMessageStore
                  .putMessage(msgInner);

                if (putMessageResult != null
                    && putMessageResult.getPutMessageStatus() == PutMessageStatus.PUT_OK) {
                  if (ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getMessageStoreConfig().isEnableScheduleMessageStats()) {
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incQueueGetNums(MixAll.SCHEDULE_CONSUMER_GROUP, TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC, delayLevel - 1, putMessageResult.getAppendMessageResult().getMsgNum());
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incQueueGetSize(MixAll.SCHEDULE_CONSUMER_GROUP, TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC, delayLevel - 1, putMessageResult.getAppendMessageResult().getWroteBytes());
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incGroupGetNums(MixAll.SCHEDULE_CONSUMER_GROUP, TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC, putMessageResult.getAppendMessageResult().getMsgNum());
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incGroupGetSize(MixAll.SCHEDULE_CONSUMER_GROUP, TopicValidator.RMQ_SYS_SCHEDULE_TOPIC, putMessageResult.getAppendMessageResult().getWroteBytes());
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incTopicPutNums(msgInner.getTopic(), putMessageResult.getAppendMessageResult().getMsgNum(), 1);
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incTopicPutSize(msgInner.getTopic(),
                                                                                                            putMessageResult.getAppendMessageResult().getWroteBytes());
                    ScheduleMessageService.this.defaultMessageStore.getBrokerStatsManager().incBrokerPutNums(putMessageResult.getAppendMessageResult().getMsgNum());
                  }
                  continue;
                } else {
                  // XXX: warn and notify me
                  log.error(
                    "ScheduleMessageService, a message time up, but reput it failed, topic: {} msgId {}",
                    msgExt.getTopic(), msgExt.getMsgId());
                  ScheduleMessageService.this.timer.schedule(
                    new DeliverDelayedMessageTimerTask(this.delayLevel,
                                                       nextOffset), DELAY_FOR_A_PERIOD);
                  ScheduleMessageService.this.updateOffset(this.delayLevel,
                                                           nextOffset);
                  return;
                }
              } catch (Exception e) {
                /*
                                         * XXX: warn and notify me
                                         */
                log.error(
                  "ScheduleMessageService, messageTimeup execute error, drop it. msgExt={}, nextOffset={}, offsetPy={}, sizePy={}", msgExt, nextOffset, offsetPy, sizePy, e);
              }
            }
          } else {
            // 會將下次任務執行時間設定為countdown 即 訊息的延時轉發時間-當前時間
            ScheduleMessageService.this.timer.schedule(
              new DeliverDelayedMessageTimerTask(this.delayLevel, nextOffset),
              countdown);
            ScheduleMessageService.this.updateOffset(this.delayLevel, nextOffset);
            return;
          }
        } // end of for

        // 更新延時佇列拉取任務進度
        nextOffset = offset + (i / ConsumeQueue.CQ_STORE_UNIT_SIZE);
        ScheduleMessageService.this.timer.schedule(new DeliverDelayedMessageTimerTask(
          this.delayLevel, nextOffset), DELAY_FOR_A_WHILE);
        ScheduleMessageService.this.updateOffset(this.delayLevel, nextOffset);
        return;
      } finally {

        bufferCQ.release();
      }
    } // end of if (bufferCQ != null)
    else {
      // 消費佇列不存在,默認為沒有需要消費的任務,跳過本次消費

      long cqMinOffset = cq.getMinOffsetInQueue();
      long cqMaxOffset = cq.getMaxOffsetInQueue();
      if (offset < cqMinOffset) {
        // 下次拉取任務進度更新
        failScheduleOffset = cqMinOffset;
        log.error("schedule CQ offset invalid. offset={}, cqMinOffset={}, cqMaxOffset={}, queueId={}",
                  offset, cqMinOffset, cqMaxOffset, cq.getQueueId());
      }

      if (offset > cqMaxOffset) {
        failScheduleOffset = cqMaxOffset;
        log.error("schedule CQ offset invalid. offset={}, cqMinOffset={}, cqMaxOffset={}, queueId={}",
                  offset, cqMinOffset, cqMaxOffset, cq.getQueueId());
      }
    }
  } // end of if (cq != null)

  // 根據延時等級創建一個任務
  ScheduleMessageService.this.timer.schedule(new DeliverDelayedMessageTimerTask(this.delayLevel,
                                                                                failScheduleOffset), DELAY_FOR_A_WHILE);
}

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