分布式消息系统作为实现分布式系统可扩展、可伸缩的关键组件，需要具有高吞吐量、高可用等特点
前言
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rocketMQ之基本概念
文章目录
- rocketMQ之特性
- 前言
- 特性
- 订阅与发布
- 负载均衡
- 消息顺序
- 消息过滤
- 消息可靠性
- 消息必须投递一次
- 回溯消费
- 事务消息
- 定时消息
- 消息重试
- 消息重投
- 流量控制
- 死信队列
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。
负载均衡
Producer轮询某topic下的所有队列的方式来实现发送方的负载均衡。随机轮询队列(Roundbin)，全局维护一个自增id，发送一次消息自增一次，与queueSize取模得出发送队列。
消费端会通过RebalanceService线程，10秒钟做一次基于topic下的所有队列负载：遍历Consumer下的所有topic，然后根据topic订阅所有的消息获取同一topic和Consumer Group下的所有Consumer，然后根据具体的分配策略来分配消费队列，分配的策略包含：平均分配、消费端配置等
在rocketmq里，consumer被分为2类：MQPullConsumer和MQPushConsumer，其实本质都是拉模式（pull），即consumer轮询从broker拉取消息。区别是：push方式里，consumer把轮询过程封装了，并注册MessageListener监听器，取到消息后，唤醒MessageListener的consumeMessage()来消费，对用户而言，感觉消息是被推送过来的。pull方式里，取消息的过程需要用户自己写，首先通过打算消费的Topic拿到MessageQueue的集合，遍历MessageQueue集合，然后针对每个MessageQueue批量取消息，一次取完后，记录该队列下一次要取的开始offset，直到取完了，再换另一个MessageQueue。
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 （分片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：
- Broker非正常关闭
- OS Crash
- 机器掉电，但是能立即恢复供电情况
- 机器无法开机（可能是cpu、主板、内存等关键设备损坏）
- 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。注：RocketMQ从3.0版本开始支持同步双写
消息必须投递一次
至少一次(At least Once)指每个消息必须投递一次。Consumer先Pull消息到本地，消费完成后，才向服务器返回ack，如果没有消费一定不会ack消息，所以RocketMQ可以很好的支持此特性
回溯消费
回溯消费是指Consumer已经消费成功的消息，由于业务上需求需要重新消费，要支持此功能，Broker在向Consumer投递成功消息后，消息仍然需要保留。并且重新消费一般是按照时间维度，例如由于Consumer系统故障，恢复后需要重新消费1小时前的数据，那么Broker要提供一种机制，可以按照时间维度来回退消费进度。RocketMQ支持按照时间回溯消费，时间维度精确到毫秒。
事务消息
我们以转账为例来学习RocketMQ事务消息
RocketMQ第一阶段发送Prepared消息时，会拿到消息的地址，第二阶段执行本地事物，第三阶段通过第一阶段拿到的地址去访问消息，并修改状态。细心的你可能又发现问题了，如果确认消息发送失败了怎么办？RocketMQ会定期扫描消息集群中的事物消息，这时候发现了Prepared消息，它会向消息发送者确认，钱到底是减了还是没减呢？如果减了是回滚还是继续发送确认消息呢？RocketMQ会根据发送端设置的策略来决定是回滚还是继续发送确认消息。这样就保证了消息发送与本地事务同时成功或同时失败。
如果事务消息发送到MQ上后，事务消息是prepare状态，对消费者还不可见，需要本地事务执行器返回给MQ一个确认消息。事务消息是否对消费者可见完全有本地事务执行器返回的确认消息决定。如果迟迟收不到确认消息，MQ会使用事务回查机制。其实现原理是，事务消息开始是Prepare状态，RocketMQ会将其持久化到本地Mysql中，然后如果收到确认消息，就删除掉这条prepare消息，如果迟迟收不到确认消息，那么RMQ会定时的扫描prepare消息，发送给produce group进行回查确认。
RocketMQ事务消息（Transactional Message）是指应用本地事务和发送消息操作可以被定义到全局事务中，要么同时成功，要么同时失败。RocketMQ的事务消息提供类似 X/Open XA 的分布事务功能，通过事务消息能达到分布式事务的最终一致。
RocketMQ事务消息流程概要
上图说明了事务消息的大致方案，其中分为两个流程：正常事务消息的发送及提交、事务消息的补偿流程。
1.事务消息发送及提交：
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发送消息（half消息）。
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服务端响应消息写入结果。
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根据发送结果执行本地事务（如果写入失败，此时half消息对业务不可见，本地逻辑不执行）。
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根据本地事务状态执行Commit或者Rollback（Commit操作生成消息索引，消息对消费者可见）
2.补偿流程：
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对没有Commit/Rollback的事务消息（pending状态的消息），从服务端发起一次“回查”
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Producer收到回查消息，检查回查消息对应的本地事务的状态
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根据本地事务状态，重新Commit或者Rollback
其中，补偿阶段用于解决消息Commit或者Rollback发生超时或者失败的情况。
定时消息定时消息（延迟队列）是指消息发送到broker后，不会立即被消费，等待特定时间投递给真正的topic。 broker有配置项messageDelayLevel，默认值为 1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h ，18个level。可以配置自定义messageDelayLevel。注意，messageDelayLevel是broker的属性，不属于某个topic。发消息时，设置delayLevel等级即可：msg.setDelayLevel(level)。level有以下三种情况：
- level == 0，消息为非延迟消息
- 1<=level<=maxLevel，消息延迟特定时间，例如level==1，延迟1s
- level > maxLevel，则level== maxLevel，例如level==20，延迟2h
定时消息会暂存在名为SCHEDULE_TOPIC_XXXX的topic中，并根据delayTimeLevel存入特定的queue，queueId = delayTimeLevel – 1，即一个queue只存相同延迟的消息，保证具有相同发送延迟的消息能够顺序消费。broker会调度地消费SCHEDULE_TOPIC_XXXX，将消息写入真实的topic。
ps:定时消息会在第一次写入和调度写入真实topic时都会计数，因此发送数量、tps都会变高。
消息重试
Consumer消费消息失败后，要提供一种重试机制，令消息再消费一次。Consumer消费消息失败通常可以认为有以下几种情况：
- 由于消息本身的原因，例如反序列化失败，消息数据本身无法处理（例如话费充值，当前消息的手机号被注销，无法充值）等。这种错误通常需要跳过这条消息，再消费其它消息，而这条失败的消息即使立刻重试消费，99%也不成功，所以最好提供一种定时重试机制，即过10秒后再重试。
- 由于依赖的下游应用服务不可用，例如db连接不可用，外系统网络不可达等。遇到这种错误，即使跳过当前失败的消息，消费其他消息同样也会报错。这种情况建议应用sleep 30s，再消费下一条消息，这样可以减轻Broker重试消息的压力。
RocketMQ会为每个消费组都设置一个Topic名称为“%RETRY%+consumerGroup”的重试队列（这里需要注意的是，这个Topic的重试队列是针对消费组，而不是针对每个Topic设置的），用于暂时保存因为各种异常而导致Consumer端无法消费的消息。
考虑到异常恢复起来需要一些时间，会为重试队列设置多个重试级别，每个重试级别都有与之对应的重新投递延时，重试次数越多投递延时就越大。RocketMQ对于重试消息的处理是先保存至Topic名称为“SCHEDULE_TOPIC_XXXX”的延迟队列中，后台定时任务按照对应的时间进行Delay后重新保存至“%RETRY%+consumerGroup”的重试队列中。
消息重投
生产者在发送消息时，同步消息失败会重投，异步消息有重试，oneway没有任何保证。消息重投保证消息尽可能发送成功、不丢失，但可能会造成消息重复，消息重复在RocketMQ中是无法避免的问题。消息重复在一般情况下不会发生，当出现消息量大、网络抖动，消息重复就会是大概率事件。另外，生产者主动重发、consumer负载变化也会导致重复消息。如下方法可以设置消息重试策略：
retryTimesWhenSendFailed:同步发送失败重投次数，默认为2，因此生产者会最多尝试发送retryTimesWhenSendFailed + 1次。不会选择上次失败的broker，尝试向其他broker发送，最大程度保证消息不丢。超过重投次数，抛出异常，由客户端保证消息不丢。当出现RemotingException、MQClientException和部分MQBrokerException时会重投。
retryTimesWhenSendAsyncFailed:异步发送失败重试次数，异步重试不会选择其他broker，仅在同一个broker上做重试，不保证消息不丢。
retryAnotherBrokerWhenNotStoreOK:消息刷盘（主或备）超时或slave不可用（返回状态非SEND_OK），是否尝试发送到其他broker，默认false。十分重要消息可以开启。
流量控制
生产者流控，因为broker处理能力达到瓶颈；消费者流控，因为消费能力达到瓶颈。
生产者流控：
commitLog文件被锁时间超过osPageCacheBusyTimeOutMills时，参数默认为1000ms，返回流控。
如果开启transientStorePoolEnable == true，且broker为异步刷盘的主机，且transientStorePool中资源不足，拒绝当前send请求，返回流控。
broker每隔10ms检查send请求队列头部请求的等待时间，如果超过waitTimeMillsInSendQueue，默认200ms，拒绝当前send请求，返回流控。
broker通过拒绝send 请求方式实现流量控制。
注意，生产者流控，不会尝试消息重投。
消费者流控：
消费者本地缓存消息数超过pullThresholdForQueue时，默认1000。
消费者本地缓存消息大小超过pullThresholdSizeForQueue时，默认100MB。
消费者本地缓存消息跨度超过consumeConcurrentlyMaxSpan时，默认2000。
消费者流控的结果是降低拉取频率
死信队列
死信队列用于处理无法被正常消费的消息。当一条消息初次消费失败，消息队列会自动进行消息重试；达到最大重试次数后，若消费依然失败，则表明消费者在正常情况下无法正确地消费该消息，此时，消息队列 不会立刻将消息丢弃，而是将其发送到该消费者对应的特殊队列中。
RocketMQ将这种正常情况下无法被消费的消息称为死信消息（Dead-Letter Message），将存储死信消息的特殊队列称为死信队列（Dead-Letter Queue）。在RocketMQ中，可以通过使用console控制台对死信队列中的消息进行重发来使得消费者实例再次进行消费。
