图解 RocketMQ 架构

写在前面

Kafka、RocketMQ都是很出名的中间件，上次我们讲授了Kafka，这次我们来讲讲RocketMQ的原理。
根本架构图

剖析

RocketMQ 统共可以分成四个模块

• NameServer：提供服务发现和路由功能，管理各种元数据信息。
  
• Broker：消息存储和路由分发节点，负责存储消息和将消息路由给斲丧者。
  
• Producer：消息生产者，负责产生并发送消息到指定的 Topic。
  
• Consumer：消息斲丧者，订阅 Topic 并从 Broker 拉取消息进行处理。
  
  
  
  

大体读写步调

• 注册 Broker Cluster 到 NameServer。
  
• 注册 Producer、Consumer 到 NameServer。
  
• Producer 获取MQ集群的Broker、Queue等信息。
  
• Producer 发消息，一样平常消息都会选择master进行写入，而slave进行读取。
  
• 顺序写入消息到 commit log 中。
  
• queue log会记载每条commit log的存储信息，当然不会记载所有，只记载一些重要的，commitLogOffset等等。
  
• master 将消息异步给slave。
  
• Consumer读取slave的消息。
  
• Consumer返回ACK作为确认消息斲丧成功。
  

1. NameServer

当Broker服务启动后，会向NameServer注册信息，比如broker中的Topic、斲丧偏移量、队列、ip、端口等，由Broker的心跳发送到NameServer，BrokerCluster 中的每一个节点都会注册到NameServer上。

即使一个NameService节点挂了，剩下的一个NameService节点仍旧包含所有的broker信息。不过NameService是无状态的， NameService之间不会相互通讯，那么一个NameService挂了，不会影响别的一个NameService。
注册完Broker之后，NameServer会每隔10s发送心跳查抄Broker，如果Broker超过120s还没有相应，则这个Broker被视为宕机
2. Broker

2.1 CommitLog & Message Queue

Broker 启动，跟所有的 NameServer 保持长连接，每 30s 发送一次发送心跳包（像心跳一样持续稳定的发送哀求）。心跳包中包含当前 Broker 信息 ( IP+ 端口等）以及存储所有 Topic 信息。注册成功后，NameServer 集群中就有 Topic 跟 Broker 的映射关系。

Broker担当消息，会顺序写入消息到 CommitLog 中。Broker里面的两个存储介质：Commit log 和 Message queue的区别：

• Commit log 存储消息实体。顺序写，随机读。虽然是随机读，但是使用package机制，可以批量地从磁盘读取，作为cache存到内存中，加速后续的读取速度。
  
• Message queue 存储消息的偏移量。读消息先读 message queue，根据偏移量到 commit log 读消息本身。
  

所以实在我们的消息不是存放在queue中，而是存放在commit log中，这就是为什么queue会被称为逻辑队列
2.2 Index File

2.2.1 先容

因为所有的消息都存在CommitLog中，如果要实现根据 key 查询 消息的方法，就会变得非常困难，所以为相识决这种业务需求，有了IndexFile的存在。用于为天生的索引文件提供访问服务，通过消息 Key 值查询消息真正的实体内容。
IndexFile 如何创建？以创建的时间戳命名。参数：phyOffset物理偏移量（也就是commitLogOffset）、keys。

如何查询消息呢？
2.2.2 按照MessageId查询

RocketMQ中的MessageId的长度统共有16字节，此中包含了消息存储主机地址（IP地址和端口），消息Commit Log offset。

• Client 端从 MessageId 中剖析出 Broker 的地址（IP地址和端口）和Commit Log的偏移地址发送一个RPC哀求。
  
• Broker 端读取消息的过程用此中的 commitLog offset 和 size 去 commitLog 中找到真正的记载并剖析成一个完整的消息返回。
  

2.2.3 按照Message Key查询

• 找槽位：slotKey = 40 byte + hash(topic + "#" + key) % 500W * 4byte。
  
• 计算槽位：slotValue = 最新插入 index 的位置。
  
• 遍历单向链表：从 slotValue 找到最新 index 在整个索引文件中位置 = 40byte +500w*4byte + slotValue*20byte，然后根据单个索引文件的 pre index 值找到前一个索引，一直遍历下去，直到index数据中key hash和时间区间都满足即可。添加到 commitLogOffset 的 list) 中。
  
• 最终根据此中的 commitLogOffset 从 CommitLog 文件中读取消息的实体内容。
  

3. Producer

略。Producer似乎除了负载均衡，就没什么好讲的地方了。
4. Consumer

在RocketMQ中，Consumer端的两种斲丧模式（Push/Pull）都是基于拉模式来获取消息的，pull必要手动实现拉取消息，push只必要实现斲丧监听器。但实际底层都是pull。
在Consumer启动后，会通过定时使命不断地向所有Broker实例发送心跳包，包含：消息斲丧分组名称、订阅关系聚集、消息通讯模式和客户端id的值等信息
Broker端在收到Consumer的心跳消息后，会将它维护在 ConsumerManager 的本地缓存变量。会根据斲丧者组获取对应维护的斲丧者组信息。

如果是新加入的consumer获取订阅信息变了，会关照这个斲丧者组里面的其他斲丧者说斲丧者有变化，被关照到的斲丧者就会重新负载均衡。

参考

[1] https://www.modb.pro/db/141171
[2] https://www.cnblogs.com/duanxz/p/5020398.html
[3] https://www.cnblogs.com/dennyzhangdd/p/15035116.html
[4] https://www.alibabacloud.com/blog/rocketmq-5-0-architecture-analysis-how-to-support-diversified-scenarios-based-on-cloud-native-architecture_600564
[5] https://cloud.tencent.com/developer/article/2277381
[6] https://www.cnblogs.com/hzzjj/p/16552514.html

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