RocketMQ架构和工作流程-Toy模板网

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一.MQ概述

1.简介

2.用途

限流削峰

异步解耦

数据收集

3.MQ对比

二. RocketMQ概述

1.基本概念

消息（Message）

主题（Topic）

标签（Tag）

队列（Queue）

消息标识（MessageId/Key）

2.系统架构

Producer

Consumer

NameServer

Broker

工作流程

三.RocketMQ的启动

1.安装JDK

2.配置RocketMQ

①修改NameServer和Broker的内存参数

②配置 NameServer 的环境变量

③修改broker的配置文件

3.启动RocketMQ

①创建一个logs文件夹，用于存放日志（切换到该目录）

②启动NameServer

③启动broker

4.关闭RocketMQ

①关闭broker

②关闭nameserver

5.配置rocketmq-dashboard

一.MQ概述

1.简介

MQ，Message Queue，是一种提供消息队列服务的中间件，也称为消息中间件，是一套提供了消息生产、存储、消费全过程API的软件系统。消息即数据。一般消息的体量不会很大。

2.用途

限流削峰

MQ可以将系统的超量请求暂存其中，以便系统后期可以慢慢进行处理，从而避免了请求的丢失或系统被压垮。

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异步解耦

上游系统对下游系统的调用若为同步调用，则会大大降低系统的吞吐量与并发度，且系统耦合度太高。而异步调用则会解决这些问题。所以两层之间若要实现由同步到异步的转化，一般性做法就是，在这两层间添加一个MQ层

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数据收集

分布式系统会产生海量级数据流，如：业务日志、监控数据、用户行为等。针对这些数据流进行实时或批量采集汇总，然后对这些数据流进行大数据分析，这是当前互联网平台的必备技术。通过MQ完成此类数据收集是最好的选择。（如Kafka）

3.MQ对比

RocketMQ架构和工作流程

二. RocketMQ概述

1.基本概念

消息（Message）

消息是指，消息系统所传输信息的物理载体，生产和消费数据的最小单位，每条消息必须属于一个主题。

主题（Topic）

Topic表示一类消息的集合，每个主题包含若干条消息，每条消息只能属于一个主题，是RocketMQ进行消息订阅的基本单位。

标签（Tag）

为消息设置的标签，用于同一主题下区分不同类型的消息。来自同一业务单元的消息，可以根据不同业务目的在同一主题下设置不同标签。标签能够有效地保持代码的清晰度和连贯性，并优化RocketMQ提供的查询系统。消费者可以根据Tag实现对不同子主题的不同消费逻辑，实现更好的扩展性。

队列（Queue）

存储消息的物理实体。一个Topic中可以包含多个Queue，每个Queue中存放的就是该Topic的消息。一个Topic的Queue也被称为一个Topic中消息的分区（Partition）。

一个 Topic 的 Queue 中的消息只能被一个消费者组中的一个消费者消费。一个Queue中的消息不允许同一个消费者组中的多个消费者同时消费。

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消息标识（MessageId/Key）

RocketMQ中每个消息拥有自己的MessageId，且可以携带具有业务标识的Key，以方便对消息的查询。MessageId有两个：

在生产者send()消息时会自动生成一个MessageId（msgId)
当消息到达Broker后，Broker也会自动生成一个MessageId(offsetMsgId)。

msgId、offsetMsgId与key都称为消息标识。

msgId：由producer端生成，其生成规则为：producerIp + 进程pid + MessageClientIDSetter类的ClassLoader的hashCode +当前时间 + AutomicInteger自增计数器。[重复概率较低]
offsetMsgId：由broker端生成，其生成规则为：brokerIp + 物理分区的offset（Queue中的偏移量） [重复概率较高]
key：由用户指定的业务相关的唯一标识。[用户可控制不重复]

2.系统架构

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RocketMQ架构上主要分为四部分构成：

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集群队列(先选择Broker，再选择队列)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（ProducerGroup）的形式出现的。一个生产者组可以同时发送多个主题的消息。

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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（ConsumerGroup）的形式出现的。消费者组是同一类消费者的集合，这类Consumer消费的是相同Topic类型（可以是一个，可以是多个，但是要相同）、并且是相同的tag（可以是一个，可以是多个，但是要相同）（保证订阅关系的一致性）。消费者组使得在消息消费方面，容易实现

负载均衡（将一个Topic中的不同的Queue平均分配给同一个ConsumerGroup的不同的Consumer，注意，并不是将消息负载均衡）
容错（一个Consmer挂了，该ConsumerGroup中的其它Consumer可以接着消费原Consumer消费的Queue）

注意：

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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。
一个Topic类型的消息可以被多个消费者组同时消费
消费者组需要保证订阅关系的一致性。这类Consumer消费的是相同Topic类型（可以是一个，可以是多个，但是要相同）、并且是相同的tag（可以是一个，可以是多个，但是要相同）

NameServer

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；提供心跳检测机制，检查Broker是否还存活。
路由信息管理：每个NameServer中都保存着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Conumser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。

①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，各节点间相互不进行信息通讯。

各节点的数据同步：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：NameServer的无状态特性使得它和ZooKeeper、Eureka、Nacos等注册中心不同

优点：NameServer集群搭建简单，扩容简单。
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。因为，若Broker不重新配置，新增的NameServer对于 Broker来说是不可见的，其不会向这个NameServer进行注册。

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(IP+Port)、 Broker名称、Broker所属集群名称等等。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。

②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。

③路由发现

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

补充：

Push模型：推送模型。是一个“发布-订阅”模型（客户端向服务端订阅），需要维护一个长连接。一旦服务端数据发生变化，马上推送到客户端，实时性较好。但长连接的维护是需要服务端的资源成本的，该模型适合于实时性要求较高的场景
Pull模型：拉取模型。存在的问题是，实时性较差。由客户端定时向服务端拉取数据。
Long Polling模型：长轮询模型。客户端发起请求后，服务端不会立即返回请求结果，而是将请求挂起等待一段时间，如果此段时间内服务端数据变更，立即响应客户端请求，若是一直无变化则等到指定的超时时间后响应请求，客户端重新发起长链接。

其实这是对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。

④客户端选择NameServer的策略

这里的客户端指的是Producer与Consumer

客户端在配置时必须要写上NameServer集群的地址

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它节点。首先采用的是随机策略进行的选择，失败后采用的是轮询策略。

客户端(Producer与Consumer)首先采用的是随机策略进行的选择，失败后采用的是轮询策略。

Broker

Broker充当着消息的中转角色，负责存储消息、转发消息。Broker在RocketMQ系统中负责接收并存储从生产者发送来的消息，同时为消费者的拉取请求作准备。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。

集群部署(解决单点故障)

可以将每个Broker集群节点进行横向扩展

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，Slave负责对Master中的数据进行备份。当Master挂掉了，Slave则会自动切换为Master去工作。所以这个Broker集群是主备集群。

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集群中的所有节点建立长连接，定时注册Topic信息到所有NameServer。

RocketMQ架构和工作流程

工作流程

①具体流程 RocketMQ架构和工作流程

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）发送消息前，需要先创建Topic，创建Topic时需要指定该Topic要存储在哪些Broker上以及在这些broker上创建几个Queue，在创建Topic时也会将Topic与Broker的关系写入到NameServer中。

补充：Topic的创建模式(手动创建和自动创建)

手动创建Topic时，有两种模式：

集群模式：该模式下创建的Topic在该集群中，所有Broker中的Queue数量是相同的
Broker模式:该模式下创建的Topic在该集群中，每个Broker中的Queue数量可以不同

自动创建Topic时，默认采用的是Broker模式，会为每个Broker默认创建4个Queue

4）Producer发送消息，启动时与NameServer集群中的其中一台建立长链接，并从NameServer中获取路由信息，即当前发送的Topic消息的Queue与Broker的地址(IP+Port)的映射关系。然后根据算法策略选择一个Queue，与队列所在的broker建立长链接从而向broker发送消息。在获取到路由信息后，Producer会首先将路由信息缓存到本地，再每隔30s从NameServer更新一个路由信息。

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。

②读写队列

从物理上来讲，读/写队列是同一个队列。所以，不存在读/写队列数据同步问题。读/写队列是逻辑上进行区分的概念。一般情况下，读/写队列数量是相同的。

当写队列多于读队列时：例如，创建Topic时设置的写队列数量为8，读队列数量为4，此时系统会创建8个Queue，分别是0 1 2 3 4 5 6 7。Producer会将消息写入到这8个队列，但Consumer只会消费0 1 2 3 这4个队列中的消息，4 5 6 7 中的消息是不会被消费到的。
当读队列多于写队列时：例如，创建Topic时设置的写队列数量为4，读队列数量为8，此时系统会创建8个Queue，分别是0 1 2 3 4 5 6 7。Producer会将消息写入到0 1 2 3这4个队列，但Consumer只会消费0 1 2 3 4 5 6 7这8个队列中的消息，但是4 5 6 7中是没有消息的。此时假设ConsumerGroup中包含两个Consuer，Consumer1消费0 1 2 3，而Consumer2消费4 5 6 7。但实际情况是，Consumer2是没有消息可消费的。

也就是说，当读/写队列数量设置不同时，总是有问题的

那为什么还要这样设计呢？

为了方便Topic的Queue的缩容。例如，原来创建的Topic中包含16个Queue，如何能够使其Queue缩容为8个，还不会丢失消息？

可以先动态修改写队列数量为8，读队列数量不变。此时新的消息只能写入到前8个队列，而消费都消费的却是 16个队列中的数据。当发现后8个Queue中的消息消费完毕后，就可以再将读队列数量动态设置为8。整个缩容过程，没有丢失任何消息。

在rocketmq-dashboard 的 topic 配置中，perm 的值只能有 3种：

2：该topic 只读不写
4：该topic 只写不读
6：该topic 读写都可

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三.RocketMQ的启动

1.安装JDK

上传到服务器后解压（记得切换目录）

tar -zxvf jdk-8u341-linux-x64.tar.gz

配置环境

vim /etc/profile

添加以下配置

# java env
# jdk安装路径，根据自己安装路径更改
export JAVA_HOME=/usr/local/java/jdk1.8.0_171
export CLASSPATH=.:${JAVA_HOME}/jre/lib/rt.jar:${JAVA_HOME}/lib/dt.jar:${JAVA_HOME}/lib/tools.jar
export PATH=$PATH:${JAVA_HOME}/bin

重新编译文件生效

source /etc/profile

2.配置RocketMQ

①修改NameServer和Broker的内存参数

修改runserver.sh

使用vim命令打开bin/runserver.sh文件

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修改runbroker.sh

使用vim命令打开bin/runbroker.sh文件

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②配置 NameServer 的环境变量

配置环境

vim /etc/profile

添加以下配置（若为虚拟机可以写localhost）

export NAMESRV_ADDR=阿里云公网IP:9876

重新编译文件生效

source /etc/profile

③修改broker的配置文件

进入conf目录下，修改broker.conf文件，添加以下配置

namesrvAddr=阿里云公网IP:9876
autoCreateTopicEnable=true
brokerIP1=阿里云公网IP

namesrvAddr：nameSrv地址
autoCreateTopicEnable：自动创建主题，不然需要手动创建出来
brokerIP1：broker也需要一个公网ip

如果不指定，那么是阿里云的内网地址，我们在本地无法连接使用

并且云服务器的安全组需要打开9876 (nameserver)，10100~11000之间的端口 (broker)，如果开了安全组本地还是连不上，可以查看防火墙开放的端口

firewall-cmd --list-all

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打开防火墙端口

firewall-cmd --zone=public --add-port=端口号/tcp --permanent

重启一下（重启生效）：

firewall-cmd --reload

3.启动RocketMQ

①创建一个logs文件夹，用于存放日志（切换到该目录）

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②启动NameServer

nohup sh bin/mqnamesrv > ./logs/namesrv.log &

③启动broker

这里的 -c 是指定使用的配置文件

nohup sh bin/mqbroker -c conf/broker.conf > ./logs/broker.log &

4.关闭RocketMQ

切换到bin目录下

①关闭broker

./mqshutdown broker

②关闭nameserver

./mqshutdown namesrv

5.配置rocketmq-dashboard

下载地址：

https://github.com/apache/rocketmq-dashboard/archive/refs/tags/rocketmq-dashboard-1.0.0.zip

下载后解压出来，在跟目录下执行

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

打成jar包

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将jar包上传到服务器上去

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指定NameServer的地址和启动端口(8000)以及输出日志

nohup java -jar rocketmq-dashboard-1.0.0.jar --server.port=8000 --rocketmq.config.namesrvAddr=127.0.0.1:9876 > ./rocketmq-all-4.9.0-bin-release/logs/dashboard.log &

直接访问8000端口即可，如果是云服务器记得设置安全组

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