分布式消息队列RocketMQ
二、 RocketMQ的安装与启动
2.2）RocketMQ的系统架构
RocketMQ架构上主要分为四部分构成：
2、 2.1）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集群队列进行消息投递，投递的过程支持快速失败并且低延迟。
例如，业务系统产生的日志写入到MQ的过程，就是消息生产的过程;
再如，电商平台中用户提交的秒杀请求写入到MQ的过程，就是消息生产的过程
RocketMQ中的消息生产者都是以生产者组（Producer Group）的形式出现的，生产者组是同一类生产者的集合，这类Producer发送相同Topic类型的消息，一个生产者组可以同时发送多个主题的消息。
2、 2.2）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。
例如，QoS系统从MQ中读取日志，并对日志进行解析处理的过程就是消息消费的过程。 再如，电商平台的业务系统从MQ中读取到秒杀请求，并对请求进行处理的过程就是消息消费的 过程。
RocketMQ中的消息消费者都是以消费者组（Consumer Group）的形式出现的，消费者组是同一类消费者的集合，这类Consumer消费的是同一个Topic类型的消息。
消费者组使得在消息消费方面，实现负载均衡（将一个Topic中的不同的Queue平均分配给同一个Consumer Group的不同的Consumer，注意，并不是将消息负载均衡）和容错（一个Consmer挂了，该Consumer Group中的其它Consumer可以接着消费原Consumer消费的Queue）的目标变得非常容易。
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。
不过，一个Topic类型的消息可以被多个消费者组同时消费。
1）消费者组只能消费一个Topic的消息，不能同时消费多个Topic消息
2）一个消费者组中的消费者必须订阅完全相同的Topic
2、 2.3）NameServer；
2、 2.3.1）功能介绍；
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。
RocketMQ的思想来自于Kafka，而Kafka是依赖了Zookeeper的；所以，在RocketMQ的早期版本，即在 MetaQ v1.0与v2.0版本中，也是依赖于Zookeeper的；从MetaQ v3.0，即RocketMQ开始去掉了Zookeeper依赖，使用了自己的NameServer。
2、 2.3.2）主要功能；
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。
2、 2.3.3）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。
那各节点中的数据是如何进行数据同步的呢？
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，这是与其它像zk、Eureka、Nacos等注册中心不同的地方【各节点间相互不进行信息通讯】，
这种NameServer的无状态方式，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的新存活时间。
2、 2.3.3）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。
扩展：对于RocketMQ日常运维工作，例如Broker升级，需要停掉Broker的工作。OP需要怎么做？
OP需要将Broker的读写权限禁掉。一旦client(Consumer或Producer)向broker发送请求，都会收到broker的NO_PERMISSION响应，然后client会进行对其它Broker的重试。
当OP观察到这个Broker没有流量后，再关闭它，实现Broker从NameServer的移除。
OP：运维工程师 SRE：Site Reliability Engineer，现场可靠性工程师
2、 2.3.4）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新的路由，默认客户端每30秒会拉取一次新的路由。
扩展： 1）Push模型：推送模型。实时性较好，是一个“发布-订阅”模型，需要维护一个长连接；而长连接的维护是需要资源成本的，该模型适合于的场景：实时性要求较高 Client数量不多，Server数据变化较频繁 2）Pull模型：拉取模型。存在的问题是，实时性较差。 3）Long Polling模型：长轮询模型。其是对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。
2、 2.3.5）客户端NameServer选择策略；
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，那么客户端到底连接的是哪个NameServer节点呢？
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。
扩展：Zookeeper Client是如何选择Zookeeper Server的？
简单来说就是，经过两次Shufe，然后选择第一台Zookeeper Server。
详细说就是，将配置文件中的zk server地址进行第一次shufe，然后随机选择一个；这个选择出 的一般都是一个hostname，然后获取到该hostname对应的所有ip，再对这些ip进行第二次 shufe，从shufe过的结果中取第一个server地址进行连接。
2、 2.4）Broker；
2、 2.4.1）功能介绍；
Broker充当着消息中转角色，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。
Kafka 0.8版本之后，offset是存放在Broker中的，之前版本是存放在Zookeeper中的。
2、 2.4.2）模块构成；
下图为Broker Server的功能模块示意图。
1、 RemotingModule：整个Broker的实体，负责处理来自clients端的请求，而这个Broker实体则由以下模块构成：；
2、 ClientManager：客户端管理器负责接收、解析客户端(Producer/Consumer)请求，管理客户端；例如，维护Consumer的Topic订阅信息；
3、 StoreService：存储服务提供方便简单的API接口，处理消息存储到物理硬盘和消息查询功能；
4、 HAService：高可用服务，提供MasterBroker和SlaveBroker之间的数据同步功能；
5、 IndexService：索引服务根据特定的Messagekey，对投递到Broker的消息进行索引服务，同时也提供根据MessageKey对消息进行快速查询的功能；
2、 2.4.3）集群部署；
为了增强Broker性能与吞吐量，Broker一般都是以集群形式出现的。
各集群节点中可能存放着相同 Topic的不同Queue。不过，这里有个问题，如果某Broker节点宕机，如何保证数据不丢失呢？
其解决方案是，将每个Broker集群节点进行横向扩展，即将Broker节点再建为一个HA集群，解决单点问题。
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。
2、 2.5）工作流程；
2、 2.5.1）具体流程；
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，可以先创建Topic，创建Topic时需要指定该Topic要存储在哪些Broker上，在创建Topic时也会将Topic与Broker的关系写入到NameServer中。不过，这步是可选的，也可以在发送消 息时自动创建Topic。
4）Producer发送消息，启动时先跟NameServer集群中的其中一台建立长连接，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 策略从队选择一个Queue，与队列所在的Broker建立长连接从而向Broker发消息。当然，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30秒从NameServer更新一次路由信息。
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、 2.5.2）Topic的创建模式；
手动创建Topic时，有两种模式：
1、 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；
2、 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。
2、 2.5.3）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。
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。
再如，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Consumer Group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。那么，为什么要这样设计呢？
其这样设计的目的是为了，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。
perm用于设置对当前创建Topic的操作权限：2表示只写，4表示只读，6表示读写。
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