分布式开放消息系统(RocketMQ)的原理与实践-1

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分布式消息系统作为实现分布式系统可扩展、可伸缩性的关键组件，需要具有高吞吐量、高可用等特点。而谈到消息系统的设计，就回避不了两个问题：

• 消息的顺序问题
• 消息的重复问题

RocketMQ作为阿里开源的一款高性能、高吞吐量的消息中间件，它是怎样来解决这两个问题的？RocketMQ 有哪些关键特性？其实现原理是怎样的？
关键特性以及其实现原理一、顺序消息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 3 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有意义。但同时订单之间又是可以并行消费的。
假如生产者产生了2条消息：M1、M2，要保证这两条消息的顺序，应该怎样做？你脑中想到的可能是这样：

你可能会采用这种方式保证消息顺序


M1发送到S1后，M2发送到S2，如果要保证M1先于M2被消费，那么需要M1到达消费端后，通知S2，然后S2再将M2发送到消费端。
这个模型存在的问题是，如果M1和M2分别发送到两台Server上，就不能保证M1先达到，也就不能保证M1被先消费，那么就需要在MQ Server集群维护消息的顺序。那么如何解决？一种简单的方式就是将M1、M2发送到同一个Server上：

保证消息顺序，你改进后的方法


这样可以保证M1先于M2到达MQServer（客户端等待M1成功后再发送M2），根据先达到先被消费的原则，M1会先于M2被消费，这样就保证了消息的顺序。
这个模型，理论上可以保证消息的顺序，但在实际运用中你应该会遇到下面的问题：

网络延迟问题

只要将消息从一台服务器发往另一台服务器，就会存在网络延迟问题。如上图所示，如果发送M1耗时大于发送M2的耗时，那么M2就先被消费，仍然不能保证消息的顺序。即使M1和M2同时到达消费端，由于不清楚消费端1和消费端2的负载情况，仍然有可能出现M2先于M1被消费。如何解决这个问题？将M1和M2发往同一个消费者即可，且发送M1后，需要消费端响应成功后才能发送M2。
但又会引入另外一个问题，如果发送M1后，消费端1没有响应，那是继续发送M2呢，还是重新发送M1？一般为了保证消息一定被消费，肯定会选择重发M1到另外一个消费端2，就如下图所示。

保证消息顺序的正确姿势

这样的模型就严格保证消息的顺序，细心的你仍然会发现问题，消费端1没有响应Server时有两种情况，一种是M1确实没有到达，另外一种情况是消费端1已经响应，但是Server端没有收到。如果是第二种情况，重发M1，就会造成M1被重复消费。也就是我们后面要说的第二个问题，消息重复问题。
回过头来看消息顺序问题，严格的顺序消息非常容易理解，而且处理问题也比较容易，要实现严格的顺序消息，简单且可行的办法就是：

保证生产者 - MQServer - 消费者是一对一对一的关系

但是这样设计，并行度就成为了消息系统的瓶颈（吞吐量不够），也会导致更多的异常处理，比如：只要消费端出现问题，就会导致整个处理流程阻塞，我们不得不花费更多的精力来解决阻塞的问题。
但我们的最终目标是要集群的高容错性和高吞吐量。这似乎是一对不可调和的矛盾，那么阿里是如何解决的？

世界上解决一个计算机问题最简单的方法：“恰好”不需要解决它！

有些问题，看起来很重要，但实际上我们可以通过合理的设计或者将问题分解来规避。如果硬要把时间花在解决它们身上，实际上是浪费的，效率低下的。从这个角度来看消息的顺序问题，我们可以得出两个结论：

1、不关注乱序的应用实际大量存在
2、队列无序并不意味着消息无序

最后我们从源码角度分析RocketMQ怎么实现发送顺序消息。
一般消息是通过轮询所有队列来发送的（负载均衡策略），顺序消息可以根据业务，比如说订单号相同的消息发送到同一个队列。下面的示例中，OrderId相同的消息，会发送到同一个队列：
[url=][/url]
// RocketMQ默认提供了两种MessageQueueSelector实现：随机/HashSendResult sendResult = producer.send(msg, new MessageQueueSelector() {    @Override    public MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) {        Integer id = (Integer) arg;        int index = id % mqs.size();        return mqs.get(index);    }}, orderId);[url=][/url]

在获取到路由信息以后，会根据MessageQueueSelector实现的算法来选择一个队列，同一个OrderId获取到的队列是同一个队列。
[url=][/url]
private SendResult send()  {    // 获取topic路由信息    TopicPublishInfo topicPublishInfo = this.tryToFindTopicPublishInfo(msg.getTopic());    if (topicPublishInfo != null && topicPublishInfo.ok()) {        MessageQueue mq = null;        // 根据我们的算法，选择一个发送队列        // 这里的arg = orderId        mq = selector.select(topicPublishInfo.getMessageQueueList(), msg, arg);        if (mq != null) {            return this.sendKernelImpl(msg, mq, communicationMode, sendCallback, timeout);        }    }}