RocketMQ的順序消費機制詳解
前言
順序消息是指對于一個指定的 Topic ,消息嚴(yán)格按照先進(jìn)先出(FIFO)的原則進(jìn)行消息發(fā)布和消費,即先發(fā)布的消息先消費,后發(fā)布的消息后消費。
順序消息分為分區(qū)順序消息和全局順序消息。
1、分區(qū)順序消息
對于指定的一個 Topic ,所有消息根據(jù) Sharding Key 進(jìn)行區(qū)塊分區(qū),同一個分區(qū)內(nèi)的消息按照嚴(yán)格的先進(jìn)先出(FIFO)原則進(jìn)行發(fā)布和消費。同一分區(qū)內(nèi)的消息保證順序,不同分區(qū)之間的消息順序不做要求。
- 適用場景:適用于性能要求高,以 Sharding Key 作為分區(qū)字段,在同一個區(qū)塊中嚴(yán)格地按照先進(jìn)先出(FIFO)原則進(jìn)行消息發(fā)布和消費的場景。
- 示例:電商的訂單創(chuàng)建,以訂單 ID 作為 Sharding Key ,那么同一個訂單相關(guān)的創(chuàng)建訂單消息、訂單支付消息、訂單退款消息、訂單物流消息都會按照發(fā)布的先后順序來消費。
2、全局順序消息
對于指定的一個 Topic ,所有消息按照嚴(yán)格的先入先出(FIFO)的順序來發(fā)布和消費。
- 適用場景:適用于性能要求不高,所有的消息嚴(yán)格按照 FIFO 原則來發(fā)布和消費的場景。
- 示例:在證券處理中,以人民幣兌換美元為 Topic,在價格相同的情況下,先出價者優(yōu)先處理,則可以按照 FIFO 的方式發(fā)布和消費全局順序消息。
全局順序消息實際上是一種特殊的分區(qū)順序消息,即 Topic 中只有一個分區(qū),因此全局順序和分區(qū)順序的實現(xiàn)原理相同。
因為分區(qū)順序消息有多個分區(qū),所以分區(qū)順序消息比全局順序消息的并發(fā)度和性能更高。
消息的順序需要由兩個階段保證:
消息發(fā)送
如上圖所示,A1、B1、A2、A3、B2、B3 是訂單 A 和訂單 B 的消息產(chǎn)生的順序,業(yè)務(wù)上要求同一訂單的消息保持順序,例如訂單 A 的消息發(fā)送和消費都按照 A1、A2、A3 的順序。
如果是普通消息,訂單A 的消息可能會被輪詢發(fā)送到不同的隊列中,不同隊列的消息將無法保持順序,而順序消息發(fā)送時 RocketMQ 支持將 Sharding Key 相同(例如同一訂單號)的消息序路由到一個隊列中。
消息消費
消費者消費消息時,需要保證消息消費順序和存儲順序一致,最終實現(xiàn)消費順序和發(fā)布順序的一致。
我們知道負(fù)載均衡服務(wù)是客戶端開始消費的起點。在負(fù)載均衡階段,并發(fā)消費和順序消費并沒有什么大的差別,最大的差別在于:向 Borker 申請鎖 。
消費者根據(jù)分配的隊列 messageQueue ,向 Borker 申請鎖 ,如果申請成功,則會拉取消息,如果失敗,則定時任務(wù)每隔20秒會重新嘗試。
見上圖,順序消費核心流程如下:
1、 組裝成消費對象
消費快照 processQueue + 消息隊列對象 MessageQueue
2、 將請求對象提交到消費線程池
和并發(fā)消費不同的是,這里的消費請求包含消費快照 processQueue ,消息隊列 messageQueue 兩個對象,并不對消息列表做任何處理。
3、 消費線程內(nèi),對消費隊列加鎖
4、 從消費快照中取得待消費的消息列表
消費快照 processQueue 對象里,創(chuàng)建了一個紅黑樹對象 consumingMsgOrderlyTreeMap 用于臨時存儲的待消費的消息。
5、 執(zhí)行消息監(jiān)聽器
執(zhí)行監(jiān)聽器邏輯容易理解,消費快照的消費鎖 consumeLock的作用是:防止 Rebalance 線程把當(dāng)前消費的 MessageQueue 對象移除掉。
6、 處理消費結(jié)果
消費成功時,首先計算需要提交的偏移量,然后更新本地消費進(jìn)度。
消費失敗時,分兩種場景:
- 假如已消費次數(shù)小于最大重試次數(shù),則將放入對象 consumingMsgOrderlyTreeMap 用例臨時存儲的待消費的消息,重新加入到消費快照紅黑樹 msgTreeMap中,然后使用定時任務(wù)嘗試重新消費。
- 假如已消費次數(shù)大于等于最大重試次數(shù),則將失敗消息發(fā)送到 Broker ,Broker 接收到消息后,會加入到死信隊列里 , 最后計算需要提交的偏移量,然后更新本地消費進(jìn)度。
我們做一個關(guān)于順序消費的總結(jié):
- 順序消費需要由兩個階段消息發(fā)送和消息消費協(xié)同配合,底層支撐依靠的是 RocketMQ 的存儲模型;
- 順序消費服務(wù)啟動后,通過三把鎖的機制,消息隊列 messageQueue 的數(shù)據(jù)都會被消費者實例單線程的執(zhí)行消費;
- 假如消費者擴容,消費者重啟,或者 Broker 宕機 ,順序消費也會有一定幾率較短時間內(nèi)亂序,所以消費者的業(yè)務(wù)邏輯還是要保障冪等。
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