云原生中间件RocketMQ(一)基本概念&功能特性&架构设计&环境搭建

2022-11-28 15:56:57 浏览数 (2)

消息队列(Message Queue,简称 MQ)是构建分布式互联网应用的基础设施,通过 MQ 实现的松耦合架构设计可以提高系统可用性以及可扩展性,是适用于现代应用的最佳设计方案。

什么是RocketMQ

RocketMQ官方定义为一个统一的消息传递引擎,轻量级的数据处理平台。

Apache RocketMQ是分布式和低延迟消息和流处理平台,性能和可靠性高,trillion-level(万亿级)能力和灵活的可扩展性。它由四个部分组成: 消息生产者(Producer):负责生产消息,一般由业务系统负责生产消息。一个消息生产者会把业务应用系统里产生的消息发送到broker服务器。RocketMQ提供多种发送方式,同步发送异步发送顺序发送单向发送。同步和异步方式均需要Broker返回确认信息,单向发送不需要。 消息消费者(Consumer):负责消费消息,一般是后台系统负责异步消费。一个消息消费者会从Broker服务器拉取消息、并将其提供给应用程序。从用户应用的角度而言提供了两种消费形式:拉取式消费推动式消费代理服务器(Broker Server):消息中转角色,负责存储消息、转发消息。代理服务器在RocketMQ系统中负责接收从生产者发送来的消息并存储、同时为消费者的拉取请求作准备。代理服务器也存储消息相关的元数据,包括消费者组、消费进度偏移和主题和队列消息等。 名字服务(Name Server):名称服务充当路由消息的提供者。生产者或消费者能够通过名字服务查找各主题相应的Broker IP列表。多个Namesrv实例组成集群,但相互独立,没有信息交换。 其他相关概念解释主题(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。 消息(Message):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。RocketMQ中每个消息拥有唯一的Message ID,且可以携带具有业务标识的Key。系统提供了通过Message ID和Key查询消息的功能。 标签(Tag):为消息设置的标志,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。 拉取式消费(Pull Consumer):Consumer消费的一种类型,应用通常主动调用Consumer的拉消息方法从Broker服务器拉消息、主动权由应用控制。一旦获取了批量消息,应用就会启动消费过程。 推动式消费(Push Consumer):Consumer消费的一种类型,该模式下Broker收到数据后会主动推送给消费端,该消费模式一般实时性较高。 生产者组(Producer Group):同一类Producer的集合,这类Producer发送同一类消息且发送逻辑一致。如果发送的是事务消息且原始生产者在发送之后崩溃,则Broker服务器会联系同一生产者组的其他生产者实例以提交或回溯消费。 消费者组(Consumer Group):同一类Consumer的集合,这类Consumer通常消费同一类消息且消费逻辑一致。消费者组使得在消息消费方面,实现负载均衡和容错的目标变得非常容易。要注意的是,消费者组的消费者实例必须订阅完全相同的Topic。RocketMQ 支持两种消息模式:集群消费(Clustering)和广播消费(Broadcasting)。 集群消费(Clustering):集群消费模式下,相同Consumer Group的每个Consumer实例平均分摊消息。 广播消费(Broadcasting):广播消费模式下,相同Consumer Group的每个Consumer实例都接收全量的消息。 普通顺序消息(Normal Ordered Message):普通顺序消费模式下,消费者通过同一个消息队列( Topic 分区,称作 Message Queue) 收到的消息是有顺序的,不同消息队列收到的消息则可能是无顺序的。 严格顺序消息(Strictly Ordered Message):严格顺序消息模式下,消费者收到的所有消息均是有顺序的。 消息模型(Message Model):RocketMQ主要由 Producer、Broker、Consumer 三部分组成,其中Producer 负责生产消息,Consumer 负责消费消息,Broker 负责存储消息。Broker 在实际部署过程中对应一台服务器,每个 Broker 可以存储多个Topic的消息,每个Topic的消息也可以分片存储于不同的 Broker。Message Queue 用于存储消息的物理地址,每个Topic中的消息地址存储于多个 Message Queue 中。ConsumerGroup 由多个Consumer 实例构成。

RocketMQ特性

订阅与发布

消息的发布是指某个生产者向某个topic发送消息;消息的订阅是指某个消费者关注了某个topic中带有某些tag的消息,进而从该topic消费数据。

消息顺序

消息有序指的是一类消息消费时,能按照发送的顺序来消费。例如:一个订单产生了三条消息分别是订单创建、订单付款、订单完成。消费时要按照这个顺序消费才能有意义,但是同时订单之间是可以并行消费的。RocketMQ可以严格的保证消息有序。 顺序消息分为全局顺序消息与分区顺序消息,全局顺序是指某个Topic下的所有消息都要保证顺序;部分顺序消息只要保证每一组消息被顺序消费即可。

  • 全局顺序 对于指定的一个 Topic,所有消息按照严格的先入先出(FIFO)的顺序进行发布和消费。 适用场景:性能要求不高,所有的消息严格按照 FIFO 原则进行消息发布和消费的场景。
  • 分区顺序 对于指定的一个 Topic,所有消息根据 sharding key 进行区块分区。 同一个分区内的消息按照严格的 FIFO 顺序进行发布和消费。 Sharding key 是顺序消息中用来区分不同分区的关键字段,和普通消息的 Key 是完全不同的概念。 适用场景:性能要求高,以 sharding key 作为分区字段,在同一个区块中严格的按照 FIFO 原则进行消息发布和消费的场景。

消息过滤

RocketMQ的消费者可以根据Tag进行消息过滤,也支持自定义属性过滤。消息过滤目前是在Broker端实现的,优点是减少了对于Consumer无用消息的网络传输,缺点是增加了Broker的负担、而且实现相对复杂。

消息可靠性

RocketMQ支持消息的高可靠,影响消息可靠性的几种情况:

  1. Broker非正常关闭
  2. Broker异常Crash
  3. OS Crash
  4. 机器掉电,但是能立即恢复供电情况
  5. 机器无法开机(可能是cpu、主板、内存等关键设备损坏)
  6. 磁盘设备损坏

1)、2)、3)、4) 四种情况都属于硬件资源可立即恢复情况,RocketMQ在这四种情况下能保证消息不丢,或者丢失少量数据(依赖刷盘方式是同步还是异步)。 5)、6)属于单点故障,且无法恢复,一旦发生,在此单点上的消息全部丢失。RocketMQ在这两种情况下,通过异步复制,可保证99%的消息不丢,但是仍然会有极少量的消息可能丢失。通过同步双写技术可以完全避免单点,同步双写势必会影响性能,适合对消息可靠性要求极高的场合,例如与Money相关的应用。

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