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云原生中间件RocketMQ-核心原理之高可用机制

文章目录

高可用机制解析

RocketMQ分布式集群是通过Master和Slave的配合达到高可用性的。
Master和Slave的区别:

  • 在Broker的配置文件中,参数brokerId的值为0表明这个Broker是Master,大于0表明这个Broker是Slave,brokerRole参数也说明这个Broker是Master还是Slave。(SYNC_MASTER/ASYNC_MASTER/SALVE)
  • Master角色的Broker支持读和写,Slave角色的Broker仅支持读。
  • Consumer可以连接Master角色的Broker,也可以连接Slave角色的Broker来读取消息。
    在这里插入图片描述

消息消费高可用

在Consumer的配置文件中,并不需要设置是从Master读还是从Slave 读,当Master不可用或者繁忙的时候,Consumer会被自动切换到从Slave 读。
有了自动切换Consumer这种机制,当一个Master角色的机器出现故障后,Consumer仍然可以从Slave读取消息,不影响Consumer程序。这就达到了消费端的高可用性

消息发送高可用

如何达到发送端的高可用性呢?
在创建Topic的时候,把Topic的多个Message Queue创建在多个Broker组上(相同Broker名称,不同brokerId的机器组成一个Broker组),这样既可以在性能方面具有扩展性,也可以降低主节点故障对整体上带来的影响,而且当一个Broker组的Master不可用后,其他组的Master仍然可用,Producer仍然可以发送消息的。
RocketMQ目前还不支持把Slave自动转成Master,如果机器资源不足,需要把Slave转成Master。可以按照如下步骤操作:

  1. 手动停止Slave角色的Broker。
  2. 更改配置文件。
  3. 用新的配置文件启动Broker

NameServer协调者解析

NameServer基本概念和功能

对于一个消息队列集群来说,系统由很多机器组成,每个机器的角色、IP地址都不相同,而且这些信息是变动的(如在某些情况下,会有新的Producer或Consumer加入)。
NameServer的存在主要是为了解决这类问题,由NameServer维护这些配置信息、状态信息,其他角色都通过NameServer来协同执行。
NameServer是整个消息队列中的状态服务器,集群的各个组件通过它来了解全局的信息。各个角色的机器要定时向NameServer上报自己的状态,如果超时未上报,NameServer会认为某个机器出故障不可用了,其他的组件会把这个机器从可用列表中删除。
NameServer可以部署多个,相互之间独立,其他角色同时向多个NameServer上报状态信息,从而达到热备份的目的。NameServer本身是无状态的,也就是说NameServer中的Broker、Topic等信息都不会持久化,都是由各个角色定时上报并存储到内存中的(NameServer支持参数的持久化,一般用不到)。

集群状态的存储结构

在nameserver模块下的RouteInfoManager可以看到有五个HashMap变量保存了集群的信息。
在这里插入图片描述

    /**
     * 存储所有Topic与Broker关联的属性信息
     */
    private final HashMap<String/* topic */, Map<String /* brokerName */ , QueueData>> topicQueueTable;
    /**
     *  存储BrokerName对应的属性信息
     */
    private final HashMap<String/* brokerName */, BrokerData> brokerAddrTable;
    /**
     * 存储集群的信息
     */
    private final HashMap<String/* clusterName */, Set<String/* brokerName */>> clusterAddrTable;
    /**
     * 存储Broker机器的实时状态
     */
    private final HashMap<String/* brokerAddr */, BrokerLiveInfo> brokerLiveTable;
    /**
     * 存储过滤服务器信息
     */
    private final HashMap<String/* brokerAddr */, List<String>/* Filter Server */> filterServerTable;

topicQueueTable

HashMap<String/* topic */, Map<String /* brokerName */ , QueueData>> topicQueueTable;

key:Topic的名称。
value:value是个一个Map集合,集合中存的brokerName与QueueData(队列数据)的关联信息。QueueData存储着Broker的名称,读写Queue的数量、同步标识等。
在这里插入图片描述

brokerAddrTable

HashMap<String/* brokerName */, BrokerData> brokerAddrTable;

key:brokerName
value:BrokerData里面存了broker相关数据信息。
image.png

clusterAddrTable

HashMap<String/* clusterName */, Set<String/* brokerName */>> clusterAddrTable;

key:cluster(集群)的名称
value:Broker Name组成的集合。
即一个cluster名称对应的一个BrokerName的集合。

brokerLiveTable

HashMap<String/* brokerAddr */, BrokerLiveInfo> brokerLiveTable;

key:Broker的地址,brokerAddr 对应着一台机器。
value:BrokerLiveInfo存储的内容是这台 Broker 机器的实时状态,包括上次更新状态的时间戳,NameServer 会定期检查这个时间戳,超时没有更新就认为这个 Broker 无效了,将其从 Broker 列表里清除。
在这里插入图片描述

filterServerTable

HashMap<String/* brokerAddr */, List<String>/* Filter Server */> filterServerTable;

key:BrokerAddr
value:FilterServer的地址列表。
Filter Server是过滤服务器,是RocketMQ的一种服务端过滤方式。一个Broker可以有一个或多个Filter Server。

总结:NameServer 通过 brokerLiveInfo 来维护存活的 Broker。Producer 会获取上面的路由信息,发送消息的时候指定发送到哪个 Topic,根据 Topic 可以从 topicQueueTable 选择一个 Broker,根据 BrokerName 可以从 BrokerAddrTable 获取到Broker IP 地址。有了地址 Producer 就可以将消息通过网络传递给 Broker。

为什么不直接用Zookeeper而是定义NameServer

Zookeeper为分布式应用程序提供协调服务,Zookeeper的功能很强大,包括自动Master选举,RocketMQ的设计决定了它不需要进行Master选举,用不到这些复杂的功能,只需要一个轻量级的元数据服务器就足够了。
中间件对稳定性要求很高,RocketMQ的NameServer只有很少的代码,容易维护,所以不需要再依赖另一个中间件,从而减少整体维护成本。

在这里插入图片描述

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