消息中间件—RocketMQ消息发送

作者 : 开心源码 本文共12862个字,预计阅读时间需要33分钟 发布时间: 2022-05-12 共65人阅读

摘要:用用户端发送一条消息很Easy,在这背后RocketMQ完成了怎样样的操作呢?
大道至简,消息队列可以简单概括为:“一发一存一收”,在这三个过程中消息发送最为简单,也比较容易入手,适合初中阶童鞋作为MQ研究和学习的切入点。因而,本篇主要从一条消息发送为切入点,详细阐述在RocketMQ这款分布式消息队列中发送一条普通消息的大致流程和细节。在阅读本篇之前希望读者能够先仔细读下关于RocketMQ分布式消息队列Remoting通信板块的两篇文章:
(1)消息中间件—RocketMQ的RPC通信(一)
(2)消息中间件—RocketMQ的RPC通信(二)

一、RocketMQ网络架构图

RocketMQ分布式消息队列的网络部署架构图如下图所示(其中,包含了生产者Producer发送普通消息至集群的两条主线)

RocketMQ部署架构.jpg
对于上图中几个角色的说明:
(1)NameServer:RocketMQ集群的命名服务器(也可以说是注册中心),它本身是无状态的(实际情况下可能存在每个NameServer实例上的数据有短暂的不一致现象,但是通过定时升级,在大部分情况下都是一致的),使用于管理集群的元数据( 例如,KV配置、Topic、Broker的注册信息)。
(2)Broker(Master):RocketMQ消息代理商服务器主节点,起到串联Producer的消息发送和Consumer的消息消费,和将消息的落盘存储的作使用;
(3)Broker(Slave):RocketMQ消息代理商服务器备份节点,主要是通过同步/异步的方式将主节点的消息同步过来进行备份,为RocketMQ集群的高可使用性提供保障;
(4)Producer(消息生产者):在这里为普通消息的生产者,主要基于RocketMQ-Client板块将消息发送至RocketMQ的主节点。
对于上面图中几条通信链路的关系:
(1)Producer与NamerServer:每一个Producer会与NameServer集群中的一个实例建立TCP连接,从这个NameServer实例上拉取Topic路由信息;
(2)Producer和Broker:Producer会和它要发送的topic相关联的Master的Broker代理商服务器建立TCP连接,使用于发送消息以及定时的心跳信息;
(3)Broker和NamerServer:Broker(Master or Slave)均会和每一个NameServer实例来建立TCP连接。Broker在启动的时候会注册自己配置的Topic信息到NameServer集群的每一台机器中。即每一个NameServer均有该broker的Topic路由配置信息。其中,Master与Master之间无连接,Master与Slave之间有连接;

二、用户端发送普通消息的demo方法

在RocketMQ源码工程的example包下就有最为简单的发送普通消息的样例代码(ps:对于刚刚接触RocketMQ的童鞋用这个包下面的样例代码进行系统性的学习和调试)。
我们可以直接run下“org.apache.rocketmq.example.simple”包下Producer类的main方法就可完成一次普通消息的发送(主要代码如下,在这里需本地将NameServer和Broker实例均部署起来):

        //step1.启动DefaultMQProducer,启动时的具体流程一会儿会详细说明        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("ProducerGroupName");        producer.setNamesrvAddr("127.0.0.1:9876");        producer.setInstanceName("producer");        producer.start();        try {            {                //step2.封装将要发送消息的内容                Message msg = new Message("TopicTest",                        "TagA",                        "OrderID188",                        "Hello world".getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET));                //step3.发送消息流程,具体流程待会儿说                SendResult sendResult = producer.send(msg);            }        } catch (Exception e) {            //Exception code        }        producer.shutdown();

三、RocketMQ发送普通消息的全流程解读

从上面一节中可以看出,消息生产者发送消息的demo代码还是较为简单的,核心就几行代码,但在深入研读RocketMQ的Client板块后,发现其发送消息的核心流程还是有少量复杂的。下面将主要从DefaultMQProducer的启动流程、send发送方法和Broker代理商服务器的消息解决三方面分别进行分析和阐述。

3.1 DefaultMQProducer的启动流程

在用户端发送普通消息的demo代码部分,我们先是将DefaultMQProducer实例启动起来,里面调使用了默认生成消息的实现类—DefaultMQProducerImpl的start()方法。

@Override    public void start() throws MQClientException {        this.defaultMQProducerImpl.start();    }

默认生成消息的实现类—DefaultMQProducerImpl的启动主要流程如下:
(1)初始化得到MQClientInstance实例对象,并注册至本地缓存变量—producerTable中;
(2)将默认Topic(“TBW102”)保存至本地缓存变量—topicPublishInfoTable中;
(3)MQClientInstance实例对象调使用自己的start()方法,启动少量用户端本地的服务线程,如拉取消息服务、用户端网络通信服务、重新负载均衡服务以及其余若干个定时任务(包括,升级路由/清除下线Broker/发送心跳/持久化consumerOffset/调整线程池),并重新做一次启动(这次参数为false);
(4)最后向所有的Broker代理商服务器节点发送心跳包;
总结起来,DefaultMQProducer的主要启动流程如下:

DefaultMQProducer的start方法启动过程.jpg
这里有以下几点需要说明:
(1)在一个用户端中,一个producerGroup只能有一个实例;
(2)根据不同的clientId,MQClientManager将给出不同的MQClientInstance;
(3)根据不同的producerGroup,MQClientInstance将给出不同的MQProducer和MQConsumer(保存在本地缓存变量——producerTable和consumerTable中);

3.2 send发送方法的核心流程

通过Rocketmq的用户端板块发送消息主要有以下三种方法:
(1)同步方式
(2)异步方式
(3)Oneway方式
其中,用(1)、(2)种方式来发送消息比较常见,具体用哪一种方式需要根据业务情况来判断。本节内容将结合同步发送方式(同步发送模式下,假如有发送失败的最多会有3次重试(也可以自定义),其余模式均1次)进行消息发送核心流程的简析。用同步方式发送消息核心流程的入口如下:

     /**     * 同步方式发送消息核心流程的入口,默认超时时间为3s     *     * @param msg     发送消息的具体Message内容     * @param timeout 其中发送消息的超时时间可以参数设置     * @return     * @throws MQClientException     * @throws RemotingException     * @throws MQBrokerException     * @throws InterruptedException     */    public SendResult send(Message msg,        long timeout) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException {        return this.sendDefaultImpl(msg, CommunicationMode.SYNC, null, timeout);    }

3.2.1 尝试获取TopicPublishInfo的路由信息

我们一步步debug进去后会发现在sendDefaultImpl()方法中先对待发送的消息进行前置的验证。假如消息的Topic和Body均没有问题的话,那么会调使用—tryToFindTopicPublishInfo()方法,根据待发送消息的中包含的Topic尝试从Client端的本地缓存变量—topicPublishInfoTable中查找,假如没有则会从NameServer上升级Topic的路由信息(其中,调使用了MQClientInstance实例的updateTopicRouteInfoFromNameServer方法,最终执行的是MQClientAPIImpl实例的getTopicRouteInfoFromNameServer方法),这里分别会存在以下两种场景:
(1)生产者第一次发送消息(此时,Topic在NameServer中并不存在):由于第一次获取时候并不能从远端的NameServer上拉取下来并升级本地缓存变量—topicPublishInfoTable成功。因而,第二次需要通过默认Topic—TBW102的TopicRouteData变量来构造TopicPublishInfo对象,并升级DefaultMQProducerImpl实例的本地缓存变量——topicPublishInfoTable。
另外,在该种类型的场景下,当消息发送至Broker代理商服务器时,在SendMessageProcessor业务解决器的sendBatchMessage/sendMessage方法里面的super.msgCheck(ctx, requestHeader, response)消息前置校验中,会调使用TopicConfigManager的createTopicInSendMessageMethod方法,在Broker端完成新Topic的创立并持久化至配置文件中(配置文件路径:{rocketmq.home.dir}/store/config/topics.json)。(ps:该部分内容其实属于Broker有点超本篇的范围,不过因为涉及新Topic的创立因而在稍微提了下)
(2)生产者发送Topic已存在的消息:因为在NameServer中已经存在了该Topic,因而在第一次获取时候就能够取到并且升级至本地缓存变量中topicPublishInfoTable,随后tryToFindTopicPublishInfo方法直接可以return。
在RocketMQ中该部分的核心方法源码如下(已经加了注释):

    /**     * 根据msg的topic从topicPublishInfoTable获取对应的topicPublishInfo     * 假如没有则升级路由信息,从nameserver端拉取最新路由信息     *     * topicPublishInfo     *      * @param topic     * @return     */    private TopicPublishInfo tryToFindTopicPublishInfo(final String topic) {        //step1.先从本地缓存变量topicPublishInfoTable中先get一次        TopicPublishInfo topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic);        if (null == topicPublishInfo || !topicPublishInfo.ok()) {            this.topicPublishInfoTable.putIfAbsent(topic, new TopicPublishInfo());            //step1.2 而后从nameServer上升级topic路由信息            this.mQClientFactory.updateTopicRouteInfoFromNameServer(topic);            //step2 而后再从本地缓存变量topicPublishInfoTable中再get一次            topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic);        }        if (topicPublishInfo.isHaveTopicRouterInfo() || topicPublishInfo.ok()) {            return topicPublishInfo;        } else {            /**             *  第一次的时候isDefault为false,第二次的时候default为true,即为使用默认的topic的参数进行升级             */            this.mQClientFactory.updateTopicRouteInfoFromNameServer(topic, true, this.defaultMQProducer);            topicPublishInfo = this.topicPublishInfoTable.get(topic);            return topicPublishInfo;        }    }
/**     * 本地缓存中不存在时从远端的NameServer注册中心中拉取Topic路由信息     *     * @param topic     * @param timeoutMillis     * @param allowTopicNotExist     * @return     * @throws MQClientException     * @throws InterruptedException     * @throws RemotingTimeoutException     * @throws RemotingSendRequestException     * @throws RemotingConnectException     */    public TopicRouteData getTopicRouteInfoFromNameServer(final String topic, final long timeoutMillis,        boolean allowTopicNotExist) throws MQClientException, InterruptedException, RemotingTimeoutException, RemotingSendRequestException, RemotingConnectException {        GetRouteInfoRequestHeader requestHeader = new GetRouteInfoRequestHeader();        requestHeader.setTopic(topic);        //设置请求头中的Topic参数后,发送获取Topic路由信息的request请求给NameServer        RemotingCommand request = RemotingCommand.createRequestCommand(RequestCode.GET_ROUTEINTO_BY_TOPIC, requestHeader);       //这里因为是同步方式发送,所以直接return response的响应        RemotingCommand response = this.remotingClient.invokeSync(null, request, timeoutMillis);        assert response != null;        switch (response.getCode()) {            //假如NameServer中不存在待发送消息的Topic            case ResponseCode.TOPIC_NOT_EXIST: {                if (allowTopicNotExist && !topic.equals(MixAll.DEFAULT_TOPIC)) {                    log.warn("get Topic [{}] RouteInfoFromNameServer is not exist value", topic);                }                break;            }            //假如获取Topic存在,则成功返回,利使用TopicRouteData进行解码,且直接返回TopicRouteData            case ResponseCode.SUCCESS: {                byte[] body = response.getBody();                if (body != null) {                    return TopicRouteData.decode(body, TopicRouteData.class);                }            }            default:                break;        }        throw new MQClientException(response.getCode(), response.getRemark());    }

将TopicRouteData转换至TopicPublishInfo路由信息的映射图如下:

Client中TopicRouteData到TopicPublishInfo的映射.jpg

其中,上面的TopicRouteData和TopicPublishInfo路由信息变量大致如下:

TopicRouteData变量内容.jpgTopicPublishInfo变量内容.jpg

3.2.2 选择消息发送的队列

在获取了TopicPublishInfo路由信息后,RocketMQ的用户端在默认方式下,selectOneMessageQueuef()方法会从TopicPublishInfo中的messageQueueList中选择一个队列(MessageQueue)进行发送消息。具体的容错策略均在MQFaultStrategy这个类中定义:

public class MQFaultStrategy {    //维护每个Broker发送消息的推迟    private final LatencyFaultTolerance<String> latencyFaultTolerance = new LatencyFaultToleranceImpl();    //发送消息推迟容错开关    private boolean sendLatencyFaultEnable = false;    //推迟级别数组    private long[] latencyMax = {50L, 100L, 550L, 1000L, 2000L, 3000L, 15000L};    //不可使用时长数组    private long[] notAvailableDuration = {0L, 0L, 30000L, 60000L, 120000L, 180000L, 600000L};  ......}

这里通过一个sendLatencyFaultEnable开关来进行选择采使用下面哪种方式:
(1)sendLatencyFaultEnable开关打开:在随机递增取模的基础上,再过滤掉not available的Broker代理商。所谓的”latencyFaultTolerance”,是指对之前失败的,按肯定的时间做退避。例如,假如上次请求的latency超过550Lms,就退避3000Lms;超过1000L,就退避60000L。
(2)sendLatencyFaultEnable开关关闭(默认关闭):采使用随机递增取模的方式选择一个队列(MessageQueue)来发送消息。

    /**     * 根据sendLatencyFaultEnable开关能否打开来分两种情况选择队列发送消息     * @param tpInfo     * @param lastBrokerName     * @return     */    public MessageQueue selectOneMessageQueue(final TopicPublishInfo tpInfo, final String lastBrokerName) {        if (this.sendLatencyFaultEnable) {            try {                //1.在随机递增取模的基础上,再过滤掉not available的Broker代理商;对之前失败的,按肯定的时间做退避                int index = tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement();                for (int i = 0; i < tpInfo.getMessageQueueList().size(); i++) {                    int pos = Math.abs(index++) % tpInfo.getMessageQueueList().size();                    if (pos < 0)                        pos = 0;                    MessageQueue mq = tpInfo.getMessageQueueList().get(pos);                    if (latencyFaultTolerance.isAvailable(mq.getBrokerName())) {                        if (null == lastBrokerName || mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName))                            return mq;                    }                }                final String notBestBroker = latencyFaultTolerance.pickOneAtLeast();                int writeQueueNums = tpInfo.getQueueIdByBroker(notBestBroker);                if (writeQueueNums > 0) {                    final MessageQueue mq = tpInfo.selectOneMessageQueue();                    if (notBestBroker != null) {                        mq.setBrokerName(notBestBroker);                        mq.setQueueId(tpInfo.getSendWhichQueue().getAndIncrement() % writeQueueNums);                    }                    return mq;                } else {                    latencyFaultTolerance.remove(notBestBroker);                }            } catch (Exception e) {                log.error("Error occurred when selecting message queue", e);            }            return tpInfo.selectOneMessageQueue();        }        //2.采使用随机递增取模的方式选择一个队列(MessageQueue)来发送消息        return tpInfo.selectOneMessageQueue(lastBrokerName);    }

3.2.3 发送封装后的RemotingCommand数据包

在选择完发送消息的队列后,RocketMQ就会调使用sendKernelImpl()方法发送消息(该方法为,通过RocketMQ的Remoting通信板块真正发送消息的核心)。在该方法内总共完成以下几个步流程:
(1)根据前面获取到的MessageQueue中的brokerName,调使用MQClientInstance实例的findBrokerAddressInPublish()方法,得到待发送消息中存放的Broker代理商服务器地址,假如没有找到则跟新路由信息;
(2)假如没有禁使用,则发送消息前后会有钩子函数的执行(executeSendMessageHookBefore()/executeSendMessageHookAfter()方法);
(3)将与该消息相关信息封装成RemotingCommand数据包,其中请求码RequestCode为以下几种之一:
a.SEND_MESSAGE(普通发送消息)
b.SEND_MESSAGE_V2(优化网络数据包发送)c.SEND_BATCH_MESSAGE(消息批量发送)
(4)根据获取到的Broke代理商服务器地址,将封装好的RemotingCommand数据包发送对应的Broker上,默认发送超时间为3s;
(5)这里,真正调使用RocketMQ的Remoting通信板块完成消息发送是在MQClientAPIImpl实例sendMessageSync()方法中,代码具体如下:

    private SendResult sendMessageSync(        final String addr,        final String brokerName,        final Message msg,        final long timeoutMillis,        final RemotingCommand request    ) throws RemotingException, MQBrokerException, InterruptedException {        RemotingCommand response = this.remotingClient.invokeSync(addr, request, timeoutMillis);        assert response != null;        return this.processSendResponse(brokerName, msg, response);    }

(6)processSendResponse方法对发送正常和异常情况分别进行不同的解决并返回sendResult对象;
(7)发送返回后,调使用updateFaultItem升级Broker代理商服务器的可使用时间;
(8)对于异常情况,且标志位—retryAnotherBrokerWhenNotStoreOK,设置为true时,在发送失败的时候,会选择换一个Broker;
在生产者发送完成消息后,用户端日志打印如下:

SendResult [sendStatus=SEND_OK, msgId=020003670EC418B4AAC208AD46930000, offsetMsgId=AC1415A200002A9F000000000000017A, messageQueue=MessageQueue [topic=TopicTest, brokerName=HQSKCJJIDRRD6KC, queueId=2], queueOffset=1]

3.3 Broker代理商服务器的消息解决简析

Broker代理商服务器中存在很多Processor业务解决器,使用于解决不同类型的请求,其中一个或者者多个Processor会共使用一个业务解决器线程池。对于接收到消息,Broker会用SendMessageProcessor这个业务解决器来解决。SendMessageProcessor会依次做以下解决:
(1)消息前置校验,包括broker能否可写、校验queueId能否超过指定大小、消息中的Topic路由信息能否存在,假如不存在就新建一个。这里与上文中“尝试获取TopicPublishInfo的路由信息”一节中详情的内容对应。假如Topic路由信息不存在,则Broker端日志输出如下:

2018-06-14 17:17:24 INFO SendMessageThread_1 - receive SendMessage request command, RemotingCommand [code=310, language=JAVA, version=252, opaque=6, flag(B)=0, remark=null, extFields={a=ProducerGroupName, b=TopicTest, c=TBW102, d=4, e=2, f=0, g=1528967815569, h=0, i=KEYSOrderID188UNIQ_KEY020003670EC418B4AAC208AD46930000WAITtrueTAGSTagA, j=0, k=false, m=false}, serializeTypeCurrentRPC=JSON]2018-06-14 17:17:24 WARN SendMessageThread_1 - the topic TopicTest not exist, producer: /172.20.21.162:626612018-06-14 17:17:24 INFO SendMessageThread_1 - Create new topic by default topic:[TBW102] config:[TopicConfig [topicName=TopicTest, readQueueNums=4, writeQueueNums=4, perm=RW-, topicFilterType=SINGLE_TAG, topicSysFlag=0, order=false]] producer:[172.20.21.162:62661]

Topic路由信息新建后,第二次消息发送后,Broker端日志输出如下:

2018-08-02 16:26:13 INFO SendMessageThread_1 - receive SendMessage request command, RemotingCommand [code=310, language=JAVA, version=253, opaque=6, flag(B)=0, remark=null, extFields={a=ProducerGroupName, b=TopicTest, c=TBW102, d=4, e=2, f=0, g=1533198373524, h=0, i=KEYSOrderID188UNIQ_KEY020003670EC418B4AAC208AD46930000WAITtrueTAGSTagA, j=0, k=false, m=false}, serializeTypeCurrentRPC=JSON]2018-08-02 16:26:13 INFO SendMessageThread_1 - the msgInner's content is:MessageExt [queueId=2, storeSize=0, queueOffset=0, sysFlag=0, bornTimestamp=1533198373524, bornHost=/172.20.21.162:53914, storeTimestamp=0, storeHost=/172.20.21.162:10911, msgId=null, commitLogOffset=0, bodyCRC=0, reconsumeTimes=0, preparedTransactionOffset=0, toString()=Message [topic=TopicTest, flag=0, properties={KEYS=OrderID188, UNIQ_KEY=020003670EC418B4AAC208AD46930000, WAIT=true, TAGS=TagA}, body=11body's content is:Hello world]]

(2)构建MessageExtBrokerInner;
(3)调使用“brokerController.getMessageStore().putMessage”将MessageExtBrokerInner做落盘持久化解决;
(4)根据消息落盘结果(正常/异常情况),BrokerStatsManager做少量统计数据的升级,最后设置Response并返回;

四、总结

用RocketMQ的用户端发送普通消息的流程大概到这里就分析完成。建议读者可以将作者之前写的两篇关于RocketMQ的RPC通信(一)和(二)结合起来读,可能整体会更加连贯,收获更大。关于顺序消息、分布式事务消息等内容将在后续篇幅中陆续详情,敬请期待。限于笔者的才疏学浅,对本文内容可能还有了解不到位的地方,如有阐述不正当之处还望留言一起讨论。

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