一线大厂的 MQ 组件实现思路和架构设计思路
作者：互联网
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作者：HmilyMing
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来源：简书
首先来看看一线大厂的 架构图
一线大厂的 架构图
如上图所示，中间是我们的 MQ 集群架构， 在上层利用 keepalived 和 HA-Proxy， 最下面是 两个大的 MQ 集群 做一个高可用。当然了，在实际大厂里面 可能就不止 两个集群了，可以是很多个集群，然后集群之间利用 federration 插件进行数据同步 。
上面的生产端组件：这里面可能就有很多的架构设计，比如生产端怎么对一个容器进行缓存，举个例子，我们生产端发送消息，都是利用 RabbitTemplate 进行，在高并发场景下，你每次发消息都创建一个 RabbitTemplate ， 这是影响性能的，那你的 RabbitTemplate 是不是要进行一个池化的操作，也就是 RabbitTemplateContainer， 创建一个 RabbitTemplate 后就进行缓存起来，后面再发这一 topic 主题的消息时就从 缓存里面拿。还有生产消息确认组件 RabbitTemplateConfirmCallback、 消息序列化解析器 RapidMQMessageConverter 封装我们常用的 Json 序列化方法、生产端发送处理器 RabbitBrokerProvider、消息发送客户端 ProducerClient 等等 ，还有 重试策略器、定时抓取器、失败处理器 等等，都是架构组要去封装好的，然后打成一个 jar 包提供给业务线去使用。这里面涉及到的落地技术、设计思想，都是很有必要自己去学习学习的。
消费端组件：首先就是消费者监听容器 RabbitListenerContainerFactory，用于处理和缓存一些消息监听容器。接着就是消费者 幂等性保障拦截器 IdempotentRabbitHandler ，用于做消息的幂等性处理。接着就引出了我们的 消息存储路由选择器 DBRoutingSelector，因为我们数据库是分库分表的，所以在做幂等性的时候具体落库到哪就是这里要做的。然后就是 消息异步处理器 AsyncMessageInter，意思就是消费端接收到消息了，但是我并不是马上就去处理，而是根据优先级别，这个消息可能稍后才会去处理。再接着就是 消息存储幂等服务 IdempotentMessageService ，这个就是做幂等服务的具体实现类。最后就是消费异常监听器 ConsumerFailMessageListener， 在我们消费处理时发生了异常，这时候该怎么去处理， 跟死信队列也会有一些关系，也会有一些对应的配置。这些都是一个整体打成一个 jar，然后提供给到业务线去使用
通过上面的架构图，我们就引出了 MQ 组件必须实现功能点
1. 支持消息高性能的序列化转换、异步化发送消息
2. 支持消息生产实例 与 消费实例的连接池化缓存化，提升性能
3. 支持可靠性投递消息，保障消息的 100% 不丢失
4. 支持消费端的幂等操作，避免消费端重复消费的问题
MQ 组件需要拓展的功能点：
1. 支持迅速消息发送模式，在一些 日志收集、统计分析等需求下保证高性能，超高吞吐量
2. 支持延迟消息模式，消息可以延迟发送，指定延迟时间，用于某些延迟检查，服务限流场景
3. 支持事务消息，且 100% 保障可靠性投递，在金融行业单笔大金额操作时会有此类需求
4. 支持顺序消息，保证消息送达消费端的前后顺序，例如下订单 等复合型操作
5. 支持消息补偿，重试，以及快速定位异常、失败消息
6. 支持集群消息负载均衡，保障消息落到具体 SET 集群的负载均衡
7. 支持消息路由策略，指定某些消息路由到指定的 SET 集群
消息发送模式：
1. 迅速消息发送
迅速消息是指消息不进行落库存储，不做可靠性的保障。在一些非核心消息、日志数据、或者统计分析等场景下比较合适。
迅速消息的优点就是性能最高，吞吐量最大
迅速消息简化流程图
2. 确认消息发送
即可靠性投递的一种方式，在业务落库后，再针对消息进行落库，最后发送消息，最后有一个响应给到生产端，确认已收到这条消息，针对超时还未响应的，利用分布式定时任务进行重发消息。
3. 批量消息发送
批量消息是指 我们把消息放到一个集合里统一进行提交，这种方案设计思路是 期望消息在一个会话里，比如投掷到 threadLocal 里的集合，然后拥有相同的会话 id（即消息都是有一个共同的 父级 Id），并且带有这次提交消息的 size 等相关属性，最重要的一点是 要把这一批消息进行合并。对于 Channel 而言，就是发送一次消息。
这种方式也是希望消费端在消费的时候，可以进行批量化的消费，针对于某一原子业务的操作去处理，但是不保障可靠性，需要进行补偿机制！
如下图所示，我们第一步肯定是要对业务进行入库，之后才是利用 批量发送的接口 ProducerBatchComponent ，ProducerBatchComponent 里面包含了 会话Id SessionId ，这一批消息里面的 sessionId 都是相同的，然后就是 Threadlocal ，我们把这一批的消息放到 Threadlocal 里面，再里面就是 MessageHoder， 它可能是一个 List 集合 用于承装这一批消息，装满之后就进行消息落库，但是并不是对这一批次里面的每一条消息都落库，而是记录这个 sessionId ，记 1 条 记录就可以了。然后再投递出去，confirm 确认啊 等等操作，后续操作都和之前可靠性性投递过程类似。消费端就是接收到这条消息，然后就把它拆开，根据 size 去获取有几条消息记录，组成一个完整的原子性操作。
批量消息发送
4. 延迟消息发送
延迟消息相对简单，就是我们在 Message 封装的时候添加 delayTime 属性即可，使得我们的消息可以进行延迟发送，在实际具体的业务场景里面很实用。
场景举例：
比如在电商平台买到的商品签收后，不点击确认支付，那么系统自动会在 7 天（一定时间）后去进行支付操作。
超时自动作废的场景，优惠券、红包 等有使用时间限制的场景也是可以利用延迟消息机制。
5. 顺序消息
顺序消息比较类似于 批量消息的实现机制，但是也有些不同。
我们要保障以下几点：
1. 发送的顺序消息，必须保障消息投递到同一个队列里面，且 消费者只能有一个 （独占模式）
2. 然后需要统一提交（可能是合并成一个大消息（不建议这样），也可能是拆分为多个消息），并且所有消息的会话 id 一致。这里要和之前的批量消息做区别，之前的批量消息是不需要保证顺序消费的，消费端接收到批量消息后拆开，然后可以多线程去执行，这样就能提升性能。但是我们现在是顺序消息，如果你把它合成一个整体，消费端需要把它拆开，然后一个个按顺序去执行，这样是非常耗时的，建议拆成一条条的小消息，消费端获取到消息，可能并不是马上去执行的，而是说做一些等待策略。
3. 添加消息属性： 既然要按顺序消费，那就必须 顺序标记的序号 和 本次顺序消息的 size 属性，接收到消息后马上进行落库操作，并不是收到消息后马上就去执行业务
4. 因为收到消息后并不是马上就去执行业务逻辑，而是延迟后进行处理，所以要 并行进行发送给 自身的延迟消息 （注意带上关键属性：会话 id、size）进行后续业务处理
5. 当收到延迟消息后，根据会话 id、size 抽取数据库数据进行处理即可
6. 对应异常情况，用定时轮询补偿机制，比如 生产端消息没有完全投递成功、消费端落库异常 导致 消费端落库后 缺少消息条目的情况。
如下流程图，我们在昨晚业务入库后，利用 ProducerOrderlyComponent 去组成一批带有顺序的消息，消息里面带上 相同的 sessionId，放到 threadlocal 里面， 然后就是 MessageHoder 这个 List，里面就是一个个的小消息了 ，里面带有消息的 size， 然后需要可靠性投递的就可以进行消息的入库，注意这是对每条小消息进行入库，接着收到 confirm 确认就更新消息状态，可靠性投递的其他步骤和之前的一样。
需要注意我们的消费端，我们是对这个小消息直接入库，不是马上去执行业务逻辑。当我收到这一批次的第一条消息，那么我就同步的发送一个延迟消息给自己，告诉我过去多久，这一批次的消息都入库成功了，我就要把这一批次的消息取出来，然后按顺序去执行业务处理。最后就是处理业务的时候，如果同一批次 最后一个操作失败了，那么该怎么处理，要根据你实际的业务规则来设计的，所以就是需要这个补偿机制。
顺序消息流程图
6. 事务消息发送
事务消息，相对使用比较少。
在互联网金融行业，面对单笔大额的现金流交易时，比如单笔转账超过一个上限的时候，我们就希望这个消息优先级最高，并且可靠性要求达到 100% 。当然 我们的系统 和 银行端系统都需要兼顾才行，在我们自己的系统里面可能一分钟不到就处理完了，但是银行的系统可能会迟迟不给响应，所以也会有一些补偿机制，主动发起银行端查询指令机制等，如果超过某个时间就需要运维的人工介入，人工的帮助去找银行查询转账结果。
为了保障性能的同时，也支持事务。我们并没有选择传统的 Rabbitmq 事务 和Spring 集成的机制，因为在性能测试的过程中，效果并不理想，非常消耗系统资源，且会出现堵塞 等情况，在高峰期也是一定程度上影响 MQ 集群的性能。
解决方案：
采用类似可靠性投递的机制，也就是补偿机制。但是 数据源必须是同一个，也就是业务操作 DB1 数据库 和 消息记录 DB2 数据库使用同一个数据源。然后利用重写 Spring DataSourceTransactionManager，在本地事务提交的时候进行发送消息，但是也有可能事务提交成功，但是消息发送失败，这个时候就需要进行补偿了。
这个时候只能出现一种意外情况，数据库层面的都提交成功了，但是消息发送失败，这时就需要重试机制。核心代码里面就是 doCommit 的时候 调用 super.doCommit ,真正的把数据库的事务给提交了，保障同源的那两个数据库操作是成功的，或者同时失败，再把对应的消息发出去。发消息是保障不了的，需要重试机制，但是我两个入库操作是成功的，核心就在这里。
事务消息
消息幂等性的必要性
保障消息的幂等性，这也是我们在使用 MQ 中至关重要的环节！！！
可能导致消息出现非幂等性的原因
1. 可靠性消息投递机制，比如 生产端发送消息到 broker 了，broker 也给响应了，但是 confirm 的时候出现网络闪断，生产端就没收到这个 ACk 了，这个时候定时任务肯定就会再把这个消息再发送出去
2. MQ Broker 服务 与消费端传输消息的过程中发生了网络抖动影响到了
3. 消费端故障或异常
所以，幂等性 很重要！！
接着来看看 幂等性的设计图，我们需要一个 统一Id 生成服务，因为我们要保障这个 id 是全局唯一的，对于我生产端来说，这个全局 Id 是一个统一的外部服务，有可能生产端获取半天都获取失败，这时候就需要有 本地 Id 生成服务（兜底的策略，或者降级解决方案）。broker 发给到 下游的消费服务，这中间就需要有幂等性，幂等性就涉及到 Id 规则路由，通过拿到的统一的 Id， 然后通过算法路由，然后进行落库，利用数据库主键进行幂等的操作，数据库的主键是很好的一种方案。redis 也可以做到，只是复杂一些，可以看我之前的文章。
幂等性设计
标签：架构设计,消费,落库,投递,发送,顺序,MQ,消息,思路 来源： https://blog.csdn.net/LuuvyJune/article/details/94457994