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RocketMQ基础——系统架构

RocketMQ基础——系统架构,第1张

Producer

消息生产者,负责生产消息。Producer通过MQ的负载均衡模块选择相应的Broker集群队进行消息投递,投递的过程支持快速失败并且低延迟

RocketMQ中的消息生产者都是以生产者组(Producer Group)的形式出现的。生产者组是同一类生产者的集合,这类Producer发送相同Topic类型的消息。

Consumer

消息消费者,负责消费消息。一个消息消费者会从Broker服务器中获取到消息,并对消息进行相关业务处理。

RocketMQ中的消息消费者都是以消费者组(Consumer Group)的形式出现。消费者组是同一类消费者的集合,这类Consumer消费的都是同一个Topic类型的消息。消费者组使得在消息消费方面,实现负载均衡(将一个Topic中不同的Queue平均分配给同一个Consumer Group不同的Consumer)和容错(一个Consumer挂了,该Consumer Group中的其他Consumer可以接着消费原Consumer消费的Queue)的目标变得非常容易。

RocketMQ基础——系统架构,第2张

消费者组中Consumer的数量应该小于等于订阅Topic的Queue数量。如果超出Queue数量,则多出的Consumer将不能消费消息。

RocketMQ基础——系统架构,第3张

不过,一个Topic类型的消息可以被多个消费者组同时消费

注意
1) 消费者组只能消费一个Topic的消息,不能同时消费多个Topic消息
2)一个消费者组中的消费者必须订阅完全相同的Topic

NameServer

功能介绍

NameServer是一个Broker与Topic路由的注册中心,支持Broker的动态注册与发现。

主要包括两个功能:

  • Broker管理:接受Broker集群的注册信息并且保存下来作为路由信息的基本数据;提供心跳监测机制,检查Broker是否还存活。
  • 路由信息管理:每个NameServer中都保存这Broker集群的整个路由信息和用于客户端查询的队列信息。Producer和Consumer通过NameServer可以获取整个Broker集群的路由信息,从而进行消息的投递和消费。

路由注册

NameServer通常也是以集群的方式部署,不过,NameServer是无状态的,即NameServer集群中的各个节点间是无差异的,各节点间互相不进行信息通讯。那各节点中的数据是如何进行数据同步的呢?在Broker节点启动时,轮询NameServer列表,与每个NameServer节点建立长连接,发起注册请求。在NameServer内部维护着一个Broker列表,用来动态存储Broker的信息。

注意,这是与其他像zk、Eureka、Nacos等注册中心不同的地方
优点:NameServer集群搭建简单
缺点:对于Broker,必须明确指出所有NameServer地址。否则未指出的将不会去注册。也正因为如此,NameServer并不能随便扩容。

Broker节点为了证明自己是活着的,为了维护与NameServer间的长连接,会将最新的信息以心跳包的方式上报给NameServer,每30秒发送一次心跳。心跳包中包含BrokerId、Broker地址、Broker名称、Broker所属集群名称等。NameServer在接收到心跳包后,会更新心跳时间戳,记录这个Broker的最新存活时间。

路由剔除

由于Broker关机、宕机或网络抖动等原因,NameServer没有收到Broker的心跳,NameServer可能会将其从Broker列表中剔除。

NameServer中有一个定时任务,每隔10秒就会扫描一次Broker表,查看每一个Broker的最新心跳时间戳距离当前时间是否超过120秒,如果超过,则会判定Broker失效,然后将其从Broker列表中剔除。

路由发现

RocketMQ的路由发现采用的是Pull模型。当Topic路由信息出现变化,NameServer不会主动推送给客户端,二十客户端定时拉取主题最新路由。默认客户端每30秒会拉取一次最新的路由。

扩展:
1、Push模型:推送模型。其实时性较好,是一个“发布订阅模型”,需要维护一个长连接。而长连接的维护是需要资源成本的,该模型适合于的场景:
实时性要求较高
Client数量不多,Server数据变化比较频繁
2、Pull模型:拉取模型。存在的问题是,实施性较差
3、Long Polling模型:长轮询模型。其实对Push与Pull模型的整合,充分利用了这两种模型的优势,屏蔽了它们的劣势

客户端NameServer选择策略

这里的客户端指的是Producer和Consumer

客户端在配置时必须要写上NameServer集群的地址,那么客户端到底链接的哪个NameServer节点呢?客户端首先会生产一个随机数,然后再与NameServer节点数量取模,此时得到的就是所要连接的节点索引,然后就会进行连接。如果连接失败,则会采用round-robin策略,逐个尝试着去连接其他节点

首先采用的是随机策略进行选择,失败会采用的是轮询策略

Broker

功能介绍

Broker充当着消息中转角色,负责存储消息、转发消息。Broker在RocketMQ系统中负责接受并存储从生产者发送来的消息,同时为消费者的拉取请求做准备。Broker同时也存储着消息相关的元数据,包括消费者组消费进度偏移offset、主题、队列等。

模块构成

RocketMQ基础——系统架构,第4张

Remoting Module:整个Broker实体,负责处理来自Clients端的请求。而这个Broker实体则有以下模块构成。

Client Manager:客户端管理器。负责接收、解析客户端请求,管理客户端。例如维护Consumer的Topic订阅信息

Store Service:存储服务。提供方便简单的API接口,处理消息存储到物理磁盘和消息查询功能。

HA Service:高可用服务,提供Master Broker和Slave Broker之间的数据同步功能。

Index Service:索引服务。根据特定的Message Key,对投递到Broker的消息进行索引,同时也提供根据Message Key对消息进行快速查询的功能。

集群部署

为了增强Broker性能与吞吐量,Broker一般都是以集群形式出现的。各集群节点中可能存放着相同的Topic的不同Queue。不过,这里有个问题,如果某Broker节点宕机,如何保证数据不丢失呢?其解决方案是,将每个Broker集群节点进行横向扩展,即将Broker节点再建为一个HA集群,解决单点问题

Broker节点集群是一个主从集群,即集群中具有Master与Slave两种角色。Master负责处理读写操作请求,而Slave仅负责读操作请求。一个Master可以包含多个Slave,但一个Slave只能隶属于一个Master。Master与Slave的对应关系是通过指定相同的BrokerName、不同的BrokerId来确定的。BrokerId为0表示Master,非0表示Slave。每个Broker与NameServer集群中的所有节点简历长连接,定时注册Topic信息到所有NameServer

工作流程

  1. 启动NameServer,NameServer启动后开始监听端口,等待Broker、Producer、Consumer连接
  2. 启动Broker时,Broker会与所有的NameServer建立并保持长连接,然后每30秒向NameServer定时发送心跳包
  3. 首发消息前,可以先创建Topic,创建Topic时需要指定该Topic要存储在哪些Broker上,当然,在创建Topic时也会将Topic与Broker的关系写入到NameServer中。不过,这步是可选的,也可以在发送消息时自动创建Topic
  4. Producer发送消息,启动时先跟NameServer集群中的一台建立长连接,并从NameServer中获取路由信息,即当前发送的Topic的Queue与Broker的地址的映射关系。然后根据算法策略从队选择一个Queue,与队列所在的Broker建立长连接从而向Broker发消息。当然,在获取到路由信息后,Producer会首先将路由信息缓存到本地,再每30秒从NameServer更新一次路由信息
    5。 Consumer跟Producer类似,跟其中一台NameServer建立长连接,获取其所订阅Topic的路由信息,然后根据算法策略从路由信息中获取到其所要消费的Queue,然后直接跟Broker建立长连接,开始消费其中的消息。Consumer在获取到路由信息后,同样也会每30秒从NameServer更新一次路由信息。不过不同于Producer的是,Consumer还会向Broker发送心跳,以确保Broker的存活状态

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