资讯详情

深入RocketMQ原理

个人博客

欢迎访问个人博客: https://www.crystalblog.xyz/

备用地址: https://wang-qz.gitee.io/crystal-blog/

第1章 RocketMQ概述

一、MQ概述

1 、MQ简介

MQ,Message Queue,是提供消息队列服务的中间件,又称消息中间件,是提供消息生产、存储、消费全过程的一套API软件系统。信息就是数据。一般消息量不会很大。

B站视频: 【尚硅谷】RocketMQ深度掌握教程MQ消息中间件

2 、MQ用途

从网上可以看到很多关于它的信息MQ用途叙述,但总结起来其实有以下三点。

  • 限流削峰 MQ系统的过量请求可以暂存,以便系统在后期慢慢处理,避免请求丢失或系统压垮。 在这里插入图片描述

  • 异步解耦 如果上游系统对下游系统的呼叫是同步呼叫,系统的吞吐量和并发性将大大降低,系统耦合度过高。异步呼叫可以解决这些问题。因此,如果要实现两层之间从同步到异步的转换,一般的做法是在两层之间添加一个MQ层。

  • 数据收集 分布式系统将产生大量的数据流,如业务日志、监控数据、用户行为等。实时或批量收集和总结这些数据流,然后分析这些数据流,这是当前互联网平台的必要技术。MQ完成此类数据收集是最佳选择。

3 、常见MQ产品

  • ActiveMQ ActiveMQ是使用Java语言开发MQ产品。许多早期的公司和项目都在使用。但现在社区活动已经很低了。现在的项目很少使用。

  • RabbitMQ RabbitMQ是使用ErLang一种语言开发MQ产品。吞吐量较大Kafka与RocketMQ低,因为不是Java语言开发,公司内部难以实现定制开发。

  • Kafka Kafka是使用Scala/Java一种语言开发MQ产品。它最大的特点是吞吐率高,常用于大数据领域的实时计算、日志采集等场景。它不遵循任何常见的说法MQ协议,但使用自我研究协议。对于协议,Spring CloudNet?ix,其仅支持RabbitMQ与Kafka。

  • RocketMQ RocketMQ是使用Java一种语言开发MQ产品 11 性能和稳定性都很高。它没有遵循任何常见的规则MQ协议,但使用自我研究协议。对于协议,Spring Cloud Alibaba,其支持RabbitMQ、Kafka,但提倡使用RocketMQ。

对比

关键词 ACTIVEMQ RABBITMQ KAFKA ROCKETMQ
开发语言 Java ErLang Java Java
单机吞吐量 万级 万级 十万级 十万级
Topic - - 百级Topic会影响系统吞吐量 千级Topic会影响系统吞吐
社区活跃度

4 、MQ常见协议

一般情况下MQ实现是遵循一些常规协议。常见协议如下:

JMS

JMS,Java Messaging Service(Java新闻服务)。是Java平台上有关MOM(Message OrientedMiddleware,面向消息的中间件 PO/OO/AO)技术规范,方便消息系统Java应用程序通过提供标准的生成、发送和接收信息接口,交换信息,简化企业应用程序的开发。ActiveMQ这是该协议的典型实现。

STOMP

STOMP,Streaming Text Orientated Message Protocol(面向流文本的消息协议)是一种MOM设计简单的文本协议。STOMP提供客户端和任何可互操作的连接格式STOMP消息代理(Broker)进行交互。ActiveMQ这是该协议的典型实现,RabbitMQ该协议可以通过插件支持。

AMQP

AMQP,Advanced Message Queuing Protocol(高级消息队列协议),提供统一消息服务的应用层标准,是应用层协议的开放标准,是一种MOM设计。基于本协议的客户端和消息中间件可以传递消息,不受客户端/中间件不同产品的限制。 RabbitMQ是该协议的典型实现。

MQTT

MQTT,Message Queuing Telemetry Transport(消息队列遥测传输)IBM开发的即时通信协议是一种主要用于服务器和低功耗的二进制协议IoT(物联网)设备间的通信。该协议支持几乎所有与外部连接的联网项目的通信协议,作为传感器和致动器。 RabbitMQ该协议可以通过插件支持。

二、RocketMQ概述

1 、RocketMQ简介

RocketMQ统一的新闻引擎,轻量级数据处理平台。RocketMQ是阿里巴巴开源的消息中间件。 2016 年 11 月 28 阿里巴巴向日 Apache 捐赠软件基金会RocketMQ,成为 Apache 孵化项目。 2017 年 9 月 25 日,Apache 宣布 RocketMQ孵化成为 Apache 顶级项目(TLP ),成为中国第一个互联网中间件 Apache 顶级项目。

官网地址:http://rocketmq.apache.org

2 、RocketMQ发展历程

  • 2007 年,阿里开始了五彩石项目,Notify作为项目中交易的核心新闻流通系统,应运而生。Notify系统是RocketMQ的雏形。
  • 2010 年,B2B大规模使用ActiveMQ作为阿里的新闻核心。阿里迫切需要一个具有巨大积累能力的新闻系统。
  • 2011 年初,Kafka开源。淘宝中间件团队在对Kafka经过深入研究,开发了一种新的MQ,MetaQ。
  • 2012 年,MetaQ发展到了v3.0版本在此基础上进一步抽象,形成RocketMQ,然后开源。
  • 2015 年,阿里在RocketMQ在此基础上,推出了阿里巴巴云用户专用的消息系统Aliware MQ。
  • 2016 年双十一,RocketMQ它承载着万亿新闻的流通,跨越了一个新的里程碑。 11 月 28 阿里巴巴向日 Apache 捐赠软件基金会 RocketMQ,成为 Apache 孵化项目。
  • 2017 年 9 月 25 日,Apache 宣布 RocketMQ孵化成为 Apache 顶级项目(TLP ),成为国内首个互联网中间件在 Apache 顶级项目。

第 2 章 RocketMQ的安装与启动

一、基本概念

1 消息(Message)

消息是指,消息系统所传输信息的物理载体,生产和消费数据的最小单位,每条消息必须属于一个主题。

2 主题(Topic)

Topic表示一类消息的集合,每个主题包含若干条消息,每条消息只能属于一个主题,是RocketMQ进行消息订阅的基本单位。 topic:message 1:n message:topic 1:1

一个生产者可以同时发送多种Topic的消息;而一个消费者只对某种特定的Topic感兴趣,即只可以订阅 和消费一种Topic的消息。 producer:topic 1:n consumer:topic 1:1

3 标签(Tag)

为消息设置的标签,用于同一主题下区分不同类型的消息。来自同一业务单元的消息,可以根据不同业务目的在同一主题下设置不同标签。标签能够有效地保持代码的清晰度和连贯性,并优化RocketMQ提供的查询系统。消费者可以根据Tag实现对不同子主题的不同消费逻辑,实现更好的扩展性。

Topic是消息的一级分类,Tag是消息的二级分类。

  • Topic:货物
    • tag=上海
    • tag=江苏
    • tag=浙江

  • topic=货物 tag = 上海
  • topic=货物 tag = 上海|浙江
  • topic=货物 tag = *

4 队列(Queue)

存储消息的物理实体。一个Topic中可以包含多个Queue,每个Queue中存放的就是该Topic的消息。一个Topic的Queue也被称为一个Topic中消息的分区(Partition)。

一个Topic的Queue中的消息只能被一个消费者组中的一个消费者消费。一个Queue中的消息不允许同一个消费者组中的多个消费者同时消费。

在学习参考其它相关资料时,还会看到一个概念:分片(Sharding)。分片不同于分区。在RocketMQ中,分片指的是存放相应Topic的Broker。每个分片中会创建出相应数量的分区,即Queue,每个Queue的大小都是相同的。

5 消息标识(MessageId/Key)

RocketMQ中每个消息拥有唯一的MessageId,且可以携带具有业务标识的Key,以方便对消息的查询。不过需要注意的是,MessageId有两个:在生产者send(msg)消息时会自动生成一个MessageId(msgId),当消息到达Broker后,Broker也会自动生成一个MessageId(offsetMsgId)。msgId、offsetMsgId与key都称为消息标识。

  • msgId:由producer端生成,其生成规则为:producerIp + 进程pid + MessageClientIDSetter类的ClassLoader的hashCode +当前时间 + AutomicInteger自增计数器
  • offsetMsgId:由broker端生成,其生成规则为:brokerIp + 物理分区的offset(Queue中的偏移量)
  • key:由用户指定的业务相关的唯一标识

二、系统架构

RocketMQ架构上主要分为四部分构成:

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 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,实现负载均衡容错的目标变得非常容易。

注意,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,并不是将消息负载均衡.

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. 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。

注意,

  • 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

3 Name Server

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。

  • 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。

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zookeeper、Eureka、Nacos等注册中心不同的地方。

这种NameServer的无状态方式,有什么优缺点:

  • 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,会将最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的最新存活时间。

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的最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运维需要怎么做? 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

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最新的路由。默认客户端每 30 秒会拉取一次最新的路由。

扩展: 1 )Push模型:推送模型。其实时性较好,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。

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Shuffle,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Shuffle,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Shuffle,从Shuffle过的结果中取第一个server地址进行连接。

4 Broker

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。

模块构成

下图为Broker Server的功能模块示意图。

Remoting Module: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。

Client Manager: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

Store Service: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。

HA Service:高可用服务,提供Master Broker 和 Slave Broker之间的数据同步功能。

Index Service:索引服务。根据特定的Message key,对投递到Broker的消息进行索引服务,同时也提供根据Message Key对消息进行快速查询的功能。

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。

5 工作流程

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,当然,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中选择一个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。

Topic的创建模式

手动创建Topic时,有两种模式:

  • 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。
  • 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。

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Consumer,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。

三、单机安装与启动

1 、准备工作

系统要求是 64 位的,JDK要求是1.8及其以上版本的。 https://rocketmq.apache.org/docs/quick-start/ 下载RocketMQ安装包 https://www.apache.org/dyn/closer.cgi?path=rocketmq/4.9.3/rocketmq-all-4.9.3-bin-release.zip 将下载的安装包上传到Linux。

解压。unzip rocketmq-all-4.9.3-bin-release.zip /usr/local/

2 、修改初始内存

修改 runserver.sh 使用vim命令打开bin/runserver.sh文件。现将这些值修改为如下: 修改 runbroker.sh 使用vim命令打开bin/runbroker.sh文件。现将这些值修改为如下:

3 、启动

启动NameServer

nohup sh bin/mqnamesrv &
tail -f ~/logs/rocketmqlogs/namesrv.log
[root@centos7-01 rocketmqlogs]# tail -f namesrv.log
2022-05-01 20:27:28 INFO main - tls.client.keyPassword = null
2022-05-01 20:27:28 INFO main - tls.client.certPath = null
2022-05-01 20:27:28 INFO main - tls.client.authServer = false
2022-05-01 20:27:28 INFO main - tls.client.trustCertPath = null
2022-05-01 20:27:28 INFO main - Using JDK SSL provider
2022-05-01 20:27:29 INFO main - SSLContext created for server
2022-05-01 20:27:29 INFO main - Try to start service thread:FileWatchService started:false lastThread:null
2022-05-01 20:27:29 INFO main - The Name Server boot success. serializeType=JSON
2022-05-01 20:27:29 INFO NettyEventExecutor - NettyEventExecutor service started
2022-05-01 20:27:29 INFO FileWatchService - FileWatchService service started
2022-05-01 20:28:29 INFO NSScheduledThread1 - --------------------------------------------------------
2022-05-01 20:28:29 INFO NSScheduledThread1 - configTable SIZE: 0

如果出现mq启动报错ERROR: Please set the JAVA_HOME variable in your environment, We need java(x64)! !!

ln -s /usr/local/jdk1.8.0_191/bin/javac /usr/bin/javac
ln -s  /usr/local/jdk1.8.0_191/bin/jar /usr/bin/jar
ln -s /usr/local/jdk1.8.0_191/bin/java /bin/java

启动broker

nohup sh bin/mqbroker -n localhost:9876 &
tail -f ~/logs/rocketmqlogs/broker.log

4 、发送/接收消息测试

export NAMESRV_ADDR=localhost:9876
sh bin/tools.sh org.apache.rocketmq.example.quickstart.Producer

sh bin/tools.sh org.apache.rocketmq.example.quickstart.Consumer

5 、关闭Server

无论是关闭name server还是broker,都是使用bin/mqshutdown命令。

[root@mqOS rocketmq]# sh bin/mqshutdown broker
The mqbroker(1740) is running...
Send shutdown request to mqbroker(1740) OK

[root@mqOS rocketmq]# sh bin/mqshutdown namesrv
The mqnamesrv(1692) is running...
Send shutdown request to mqnamesrv(1692) OK
[2]+ 退出 143 nohup sh bin/mqbroker -n localhost:9876

四、 控制台的安装与启动

RocketMQ有一个可视化的dashboard,通过该控制台可以直观的查看到很多数据。

1 下载

下载地址:https://github.com/apache/rocketmq-externals/releases

2 修改配置

修改其src/main/resources中的application.properties配置文件。

  • 原来的端口号为 8080 ,修改为一个不常用的
  • 指定RocketMQ的name server地址 我这里没有修改host文件, 直接使用我自己的centos机器的IP, rocketmq.config.namesrvAddr=192.168.65.129:9876

3 添加依赖

在解压目录rocketmq-console的pom.xml中添加如下JAXB依赖。

JAXB,Java Architechture for Xml Binding,用于XML绑定的Java技术,是一个业界标准,是一项可以根据XML Schema生成Java类的技术。

<dependency>
    <groupId>javax.xml.bind</groupId>
    <artifactId>jaxb-api</artifactId>
    <version>2.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>
    <artifactId>jaxb-impl</artifactId>
    <version>2.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>com.sun.xml.bind</groupId>
    <artifactId>jaxb-core</artifactId>
    <version>2.3.0</version>
</dependency>
<dependency>
    <groupId>javax.activation</groupId>
    <artifactId>activation</artifactId>
    <version>1.1.1</version>
</dependency>

4 打包

在rocketmq-console目录下运行maven的打包命令。

mvn clean package -Dmaven.test.skip=true

5 启动

java -jar rocketmq-console-ng-2.0.0.jar

6 访问

在浏览器访问http://localhost:7000/ 可以看到之前测试的主题

查看发送的消息 查看消费消息

五、集群搭建理论

1 数据复制与刷盘策略

复制策略

复制策略是Broker的Master与Slave间的数据同步方式。分为同步复制与异步复制:

  • 同步复制:消息写入master后,master会等待slave同步数据成功后才向producer返回成功ACK
  • 异步复制:消息写入master后,master立即向producer返回成功ACK,无需等待slave同步数据成功

异步复制策略会降低系统的写入延迟,RT变小,提高了系统的吞吐量

刷盘策略

刷盘策略指的是broker中消息的落盘方式,即消息发送到broker内存后消息持久化到磁盘的方式。分为同步刷盘与异步刷盘.

  • 同步刷盘:当消息持久化到broker的磁盘后才算是消息写入成功。
  • 异步刷盘:当消息写入到broker的内存后即表示消息写入成功,无需等待消息持久化到磁盘。

1 )异步刷盘策略会降低系统的写入延迟,RT变小,提高了系统的吞吐量 2 )消息写入到Broker的内存,一般是写入到了PageCache 3 )对于异步刷盘策略,消息会写入到PageCache后立即返回成功ACK。但并不会立即做落盘操作,而是当PageCache到达一定量时会自动进行落盘。

2 Broker集群模式

根据Broker集群中各个节点间关系的不同,Broker集群可以分为以下几类:

单Master

只有一个broker(其本质上就不能称为集群)。这种方式也只能是在测试时使用,生产环境下不能使用,因为存在单点问题。

多Master

broker集群仅由多个master构成,不存在Slave。同一Topic的各个Queue会平均分布在各个master节点上。

  • 优点:配置简单,单个Master宕机或重启维护对应用无影响,在磁盘配置为RAID10时,即使机器宕机不可恢复情况下,由于RAID10磁盘非常可靠,消息也不会丢(异步刷盘丢失少量消息,同步刷盘一条不丢),性能最高;
  • 缺点:单台机器宕机期间,这台机器上未被消费的消息在机器恢复之前不可订阅(不可消费),消息实时性会受到影响。

以上优点的前提是,这些Master都配置了RAID磁盘阵列。如果没有配置,一旦出现某Master宕机,则会发生大量消息丢失的情况。

多Master多Slave模式-异步复制

broker集群由多个master构成,每个master又配置了多个slave(在配置了RAID磁盘阵列的情况下,一个master一般配置一个slave即可)。master与slave的关系是主备关系,即master负责处理消息的读写请求,而slave仅负责消息的备份与master宕机后的角色切换。

异步复制即前面所讲的复制策略中的异步复制策略,即消息写入master成功后,master立即向producer返回成功ACK,无需等待slave同步数据成功。

该模式的最大特点之一是,当master宕机后slave能够自动切换为master。不过由于slave从master的同步具有短暂的延迟(毫秒级),所以当master宕机后,这种异步复制方式可能会存在少量消息的丢失问题。

Slave从Master同步的延迟越短,其可能丢失的消息就越少 对于Master的RAID磁盘阵列,若使用的也是异步复制策略,同样也存在延迟问题,同样也可能会丢失消息。但RAID阵列的秘诀是微秒级的(因为是由硬盘支持的),所以其丢失的数据量会更少。

多Master多Slave模式-同步双写

该模式是多Master多Slave模式同步复制实现。所谓同步双写,指的是消息写入master成功后,master会等待slave同步数据成功后才向producer返回成功ACK,即master与slave都要写入成功后才会返回成功ACK,也即双写。该模式与异步复制模式相比,优点是消息的安全性更高,不存在消息丢失的情况。但单个消息的RT略高,从而导致性能要略低(大约低10%)。

该模式存在一个大的问题:对于目前的版本,Master宕机后,Slave不会自动切换到Master。

最佳实践

一般会为Master配置RAID10磁盘阵列,然后再为其配置一个Slave。即利用了RAID10磁盘阵列的高效、安全性,又解决了可能会影响订阅的问题。

1 )RAID磁盘阵列的效率要高于Master-Slave集群。因为RAID是硬件支持的。也正因为如此,所以RAID阵列的搭建成本较高。

2 )多Master+RAID阵列,与多Master多Slave集群的区别是什么?

  • 多Master+RAID阵列,其仅仅可以保证数据不丢失,即不影响消息写入,但其可能会影响到消息的订阅。但其执行效率要远高于多Master多Slave集群.
  • 多Master多Slave集群,其不仅可以保证数据不丢失,也不会影响消息写入。其运行效率要低于多Master+RAID阵列.

六、磁盘阵列RAID(补充)

1 RAID历史

1988 年美国加州大学伯克利分校的 D. A. Patterson 教授等首次在论文 “A Case of Redundant Array of Inexpensive Disks” 中提出了 RAID 概念 ,即廉价冗余磁盘阵列( Redundant Array of Inexpensive Disks )。由于当时大容量磁盘比较昂贵, RAID 的基本思想是将多个容量较小、相对廉价的磁盘进行有机组合,从而以较低的成本获得与昂贵大容量磁盘相当的容量、性能、可靠性。随着磁盘成本和价格的不断降低, “廉价” 已经毫无意义。因此, RAID 咨询委员会( RAID Advisory Board, RAB )决定用“ 独立 ” 替代 “ 廉价 ” ,于时 RAID 变成了独立磁盘冗余阵列( Redundant Array of Independent Disks )。但这仅仅是名称的变化,实质内容没有改变。

内存:32m 6.4G(IBM 10.1G)

2 RAID等级

RAID 这种设计思想很快被业界接纳, RAID 技术作为高性能、高可靠的存储技术,得到了非常广泛的应用。 RAID 主要利用镜像、数据条带和数据校验三种技术来获取高性能、可靠性、容错能力和扩展性,根据对这三种技术的使用策略和组合架构,可以把 RAID 分为不同的等级,以满足不同数据应用的需求。

D. A. Patterson 等的论文中定义了 RAID0 ~ RAID6 原始 RAID 等级。随后存储厂商又不断推出 RAID7、 RAID10、RAID01 、 RAID50 、 RAID53 、 RAID100 等 RAID 等级,但这些并无统一的标准。目前业界与学术界公认的标准是 RAID0 ~ RAID6 ,而在实际应用领域中使用最多的 RAID 等级是 RAID0 、RAID1 、 RAID3 、 RAID5 、 RAID6 和 RAID10。

RAID 每一个等级代表一种实现方法和技术,等级之间并无高低之分。在实际应用中,应当根据用户的数据应用特点,综合考虑可用性、性能和成本来选择合适的 RAID 等级,以及具体的实现方式。

3 关键技术

镜像技术

镜像技术是一种冗余技术,为磁盘提供数据备份功能,防止磁盘发生故障而造成数据丢失。对于 RAID而言,采用镜像技术最典型地的用法就是,同时在磁盘阵列中产生两个完全相同的数据副本,并且分布在两个不同的磁盘上。镜像提供了完全的数据冗余能力,当一个数据副本失效不可用时,外部系统仍可正常访问另一副本,不会对应用系统运行和性能产生影响。而且,镜像不需要额外的计算和校验,故障修复非常快,直接复制即可。镜像技术可以从多个副本进行并发读取数据,提供更高的读 I/O 性能,但不能并行写数据,写多个副本通常会导致一定的 I/O 性能下降。

镜像技术提供了非常高的数据安全性,其代价也是非常昂贵的,需要至少双倍的存储空间。高成本限制了镜像的广泛应用,主要应用于至关重要的数据保护,这种场合下的数据丢失可能会造成非常巨大的损失。

数据条带技术

数据条带化技术是一种自动将 I/O操作负载均衡到多个物理磁盘上的技术。更具体地说就是,将一块连续的数据分成很多小部分并把它们分别存储到不同磁盘上。这就能使多个进程可以并发访问数据的多个不同部分,从而获得最大程度上的 I/O 并行能力,极大地提升性能。

数据校验技术

数据校验技术是指, RAID 要在写入数据的同时进行校验计算,并将得到的校验数据存储在 RAID 成员磁盘中。校验数据可以集中保存在某个磁盘或分散存储在多个不同磁盘中。当其中一部分数据出错时,就可以对剩余数据和校验数据进行反校验计算重建丢失的数据。

数据校验技术相对于镜像技术的优势在于节省大量开销,但由于每次数据读写都要进行大量的校验运算,对计算机的运算速度要求很高,且必须使用硬件 RAID 控制器。在数据重建恢复方面,检验技术比镜像技术复杂得多且慢得多。

4 RAID分类

从实现角度看, RAID 主要分为软 RAID、硬 RAID 以及混合 RAID 三种。

软 RAID

所有功能均由操作系统和 CPU 来完成,没有独立的 RAID 控制处理芯片和 I/O 处理芯片,效率自然最低。

硬 RAID

配备了专门的 RAID 控制处理芯片和 I/O 处理芯片以及阵列缓冲,不占用 CPU 资源。效率很高,但成本也很高。

混合 RAID

具备 RAID 控制处理芯片,但没有专门的I/O 处理芯片,需要 CPU 和驱动程序来完成。性能和成本在软RAID 和硬 RAID 之间。

5 常见RAID等级详解

JBOD

JBOD ,Just a Bunch of Disks,磁盘簇。表示一个没有控制软件提供协调控制的磁盘集合,这是 RAID区别与 JBOD 的主要因素。 JBOD 将多个物理磁盘串联起来,提供一个巨大的逻辑磁盘。

JBOD 的数据存放机制是由第一块磁盘开始按顺序往后存储,当前磁盘存储空间用完后,再依次往后面的磁盘存储数据。 JBOD 存储性能完全等同于单块磁盘,而且也不提供数据安全保护。

其只是简单提供一种扩展存储空间的机制,JBOD可用存储容量等于所有成员磁盘的存储空间之和

JBOD 常指磁盘柜,而不论其是否提供 RAID 功能。不过,JBOD并非官方术语,官方称为Spanning。

RAID0

RAID0 是一种简单的、无数据校验的数据条带化技术。实际上不是一种真正的 RAID ,因为它并不提供任何形式的冗余策略。 RAID0 将所在磁盘条带化后组成大容量的存储空间,将数据分散存储在所有磁盘中,以独立访问方式实现多块磁盘的并读访问。

理论上讲,一个由 n 块磁盘组成的 RAID0 ,它的读写性能是单个磁盘性能的 n 倍,但由于总线带宽等多种因素的限制,实际的性能提升低于理论值。由于可以并发执行 I/O 操作,总线带宽得到充分利用。再加上不需要进行数据校验,RAID0 的性能在所有 RAID 等级中是最高的

RAID0 具有低成本、高读写性能、 100% 的高存储空间利用率等优点,但是它不提供数据冗余保护,一旦数据损坏,将无法恢复。

应用场景:对数据的顺序读写要求不高,对数据的安全性和可靠性要求不高,但对系统性能要求很高的场景。

RAID0与JBOD相同点: 1 )存储容量:都是成员磁盘容量总和 2 )磁盘利用率,都是100%,即都没有做任何的数据冗余备份 RAID0与JBOD不同点: 1 )JBOD:数据是顺序存放的,一个磁盘存满后才会开始存放到下一个磁盘 2 )RAID:各个磁盘中的数据写入是并行的,是通过数据条带技术写入的。其读写性能是JBOD的n倍

RAID1

RAID1 就是一种镜像技术,它将数据完全一致地分别写到工作磁盘和镜像磁盘,它的磁盘空间利用率为 50% 。 RAID1 在数据写入时,响应时间会有所影响,但是读数据的时候没有影响。 RAID1 提供了最佳的数据保护,一旦工作磁盘发生故障,系统将自动切换到镜像磁盘,不会影响使用。

RAID1是为了增强数据安全性使两块磁盘数据呈现完全镜像,从而达到安全性好、技术简单、管理方便。 RAID1 拥有完全容错的能力,但实现成本高。

应用场景:对顺序读写性能要求较高,或对数据安全性要求较高的场景。

RAID10

RAID10是一个RAID1与RAID0的组合体,所以它继承了RAID0的快速和RAID1的安全。简单来说就是,先做条带,再做镜像。发即将进来的数据先分散到不同的磁盘,再将磁盘中的数据做镜像。

RAID0

RAID01是一个RAID0与RAID1的组合体,所以它继承了RAID0的快速和RAID1的安全。简单来说就是,先做镜像再做条带。即将进来的数据先做镜像,再将镜像数据写入到与之前数据不同的磁盘,即再做条带。

RAID10要比RAID01的容错率再高,所以生产环境下一般是不使用RAID01的。

1 rocketmqOS1 192.168.59.164 NameServer + Broker Master1 + Slave2
2 rocketmqOS2 192.168.59.165 NameServer + Broker Master2 + Slave1

七、集群搭建实践

1 集群架构

这里要搭建一个双主双从异步复制的Broker集群。为了方便,这里使用了两台主机来完成集群的搭建。这两台主机的功能与broker角色分配如下表。

序号 主机名/IP IP 功能 BROKER角色
1 rocketmqOS1 192.168.59.164 NameServer + Broker Master1 + Slave2
2 rocketmqOS2 192.168.59.165 NameServer + Broker Master2 + Slave1

2 克隆生成rocketmqOS1

克隆rocketmqOS主机,并修改配置。指定主机名为rocketmqOS1。

3 修改rocketmqOS1配置文件

配置文件位置

要修改的配置文件在rocketMQ解压目录的/conf/2m-2s-async目录中。

修改broker-a.properties

将该配置文件内容修改为如下:

# 指定整个broker集群的名称,或者说是RocketMQ集群的名称
brokerClusterName=  
# 指定master-slave集群的名称。一个RocketMQ集群可以包含多个master-slave集群
brokerName=broker-a
# master的brokerId为 0
brokerId= 0
# 指定删除消息存储过期文件的时间为凌晨 4 点
deleteWhen= 04
# 指定未发生更新的消息存储文件的保留时长为 48 小时, 48 小时后过期,将会被删除
fileReservedTime= 48
# 指定当前broker为异步复制master
brokerRole=ASYNC_MASTER
# 指定刷盘策略为异步刷盘
flushDiskType=ASYNC_FLUSH
# 指定Name Server的地址
namesrvAddr=192.168.65.129:9876;192.168.65.130:9876

修改broker-b-s.properties

将该配置文件内容修改为如下:

其它配置

brokerClusterName=DefaultCluster
# 指定这是另外一个master-slave集群
brokerName=broker-b
# slave的brokerId为非 0
brokerId=1
deleteWhen=04
fileReservedTime=48
# 指定当前broker为slave
brokerRole=SLAVE
flushDiskType=ASYNC_FLUSH
namesrvAddr=192.168.65.129:9876;192.168.65.130:9876
# 指定Broker对外提供服务的端口,即Broker与producer与consumer通信的端口。默认10911 。由于当前主机同时充当着master1与slave2,而前面的master1使用的是默认端口。这里需要将这两个端口加以区分,以区分出master1与slave2
listenPort= 11911
# 指定消息存储相关的路径。默认路径为~/store目录。由于当前主机同时充当着master1与slave2,master1使用的是默认路径,这里就需要再指定一个不同路径
storePathRootDir=~/store-s
storePathCommitLog=~/store-s/commitlog
storePathConsumeQueue=~/store-s/consumequeue
storePathIndex=~/store-s/index
storeCheckpoint=~/store-s/checkpoint
abortFile=~/

标签: 接近传感器3mpc5n位移传感器压力变送器tm21位移传感器永久

锐单商城拥有海量元器件数据手册IC替代型号,打造 电子元器件IC百科大全!

锐单商城 - 一站式电子元器件采购平台