RocketMQ顺序消费和事务消费

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RocketMq顺序消费

消息有序指的是一类消息消费时,能按照发送的顺序来消费。例如:一个订单产生了 3 条消息,分别是订单创建、订单付款、订单完成。消费时,要按照这个顺序消费才有意义。但同时订单之间又是可以并行消费的。

假如生产者产生了2条消息:M1、M2,要保证这两条消息的顺序,应该怎样做?你脑中想到的可能是这样:
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你可能会采用这种方式保证消息顺序: M1发送到S1后,M2发送到S2,如果要保证M1先于M2被消费,那么需要M1到达消费端后,通知S2,然后S2再将M2发送到消费端。
这个模型存在的问题是,如果M1和M2分别发送到两台Server上,就不能保证M1先达到,也就不能保证M1被先消费,那么就需要在MQ Server集群维护消息的顺序。那么如何解决?一种简单的方式就是将M1、M2发送到同一个Server上:
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保证消息顺序,你改进后的方法:这样可以保证M1先于M2到达MQServer(客户端等待M1成功后再发送M2),根据先达到先被消费的原则,M1会先于M2被消费,这样就保证了消息的顺序。
这个模型,理论上可以保证消息的顺序,但在实际运用中你应该会遇到下面的问题:
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网络延迟问题
只要将消息从一台服务器发往另一台服务器,就会存在网络延迟问题。如上图所示,如果发送M1耗时大于发送M2的耗时,那么M2就先被消费,仍然不能保证消息的顺序。即使M1和M2同时到达消费端,由于不清楚消费端1和消费端2的负载情况,仍然有可能出现M2先于M1被消费。如何解决这个问题?将M1和M2发往同一个消费者即可,且发送M1后,需要消费端响应成功后才能发送M2。
但又会引入另外一个问题,如果发送M1后,消费端1没有响应,那是继续发送M2呢,还是重新发送M1?一般为了保证消息一定被消费,肯定会选择重发M1到另外一个消费端2,就如下图所示。
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保证消息顺序的正确姿势
这样的模型就严格保证消息的顺序,细心的你仍然会发现问题,消费端1没有响应Server时有两种情况,一种是M1确实没有到达,另外一种情况是消费端1已经响应,但是Server端没有收到。如果是第二种情况,重发M1,就会造成M1被重复消费。也就是我们后面要说的第二个问题,消息重复问题。
回过头来看消息顺序问题,严格的顺序消息非常容易理解,而且处理问题也比较容易,要实现严格的顺序消息,简单且可行的办法就是:
保证生产者 - MQServer - 消费者是一对一对一的关系
但是这样设计,并行度就成为了消息系统的瓶颈(吞吐量不够),也会导致更多的异常处理,比如:只要消费端出现问题,就会导致整个处理流程阻塞,我们不得不花费更多的精力来解决阻塞的问题。
但我们的最终目标是要集群的高容错性和高吞吐量。这似乎是一对不可调和的矛盾,那么阿里是如何解决的?

世界上解决一个计算机问题最简单的方法:“恰好”不需要解决它!
有些问题,看起来很重要,但实际上我们可以通过合理的设计或者将问题分解来规避。如果硬要把时间花在解决它们身上,实际上是浪费的,效率低下的。从这个角度来看消息的顺序问题,我们可以得出两个结论:
1、不关注乱序的应用实际大量存在
2、队列无序并不意味着消息无序
最后我们从源码角度分析RocketMQ怎么实现发送顺序消息。

package com.bobo.rocketmq.order.singleOrder;

import com.alibaba.rocketmq.client.exception.MQBrokerException;
import com.alibaba.rocketmq.client.exception.MQClientException;
import com.alibaba.rocketmq.client.producer.DefaultMQProducer;
import com.alibaba.rocketmq.client.producer.MessageQueueSelector;
import com.alibaba.rocketmq.client.producer.SendResult;
import com.alibaba.rocketmq.common.message.Message;
import com.alibaba.rocketmq.common.message.MessageQueue;
import com.alibaba.rocketmq.remoting.exception.RemotingException;
import com.bobo.rocketmq.constants.Constants;

import java.util.List;

/**
 * 顺序消费生产者
 * @author [email protected]
 * @create 2019-01-26 14:48
 **/
public class OrderProducer {

    public static void main(String[] args) throws MQClientException, RemotingException, InterruptedException, MQBrokerException {

        DefaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("order_producer");
        producer.setNamesrvAddr(Constants.ROCKETMQ_ADDR);
        producer.start();

        for (int i=0; i<5; i++) {
            Message msg = new Message("TopicOrderTest", "order_1", "KEY" + i, ("order_1 " + i).getBytes());

            SendResult sendResult = producer.send(msg, new MessageQueueSelector() {
                @Override
                public MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) {
                    Integer id = (Integer) arg;
                    int index = id % mqs.size();
                    return mqs.get(index);
                }
            }, 0);

            System.out.println(sendResult);
        }

        producer.shutdown();
    }
}

package com.bobo.rocketmq.order.singleOrder;

import com.alibaba.rocketmq.client.consumer.DefaultMQPushConsumer;
import com.alibaba.rocketmq.client.consumer.listener.ConsumeOrderlyContext;
import com.alibaba.rocketmq.client.consumer.listener.ConsumeOrderlyStatus;
import com.alibaba.rocketmq.client.consumer.listener.MessageListenerOrderly;
import com.alibaba.rocketmq.client.exception.MQClientException;
import com.alibaba.rocketmq.client.producer.DefaultMQProducer;
import com.alibaba.rocketmq.common.consumer.ConsumeFromWhere;
import com.alibaba.rocketmq.common.message.MessageExt;
import com.bobo.rocketmq.constants.Constants;

import java.util.List;
import java.util.TimerTask;

/**
 * 顺序消费者
 * @author [email protected]
 * @create 2019-01-26 14:53
 **/
public class OrderConsumer {

    public static void main(String[] args) throws MQClientException {
        DefaultMQPushConsumer consumer  = new DefaultMQPushConsumer("order_consumer");
        consumer.setNamesrvAddr(Constants.ROCKETMQ_ADDR);
        consumer.setConsumeFromWhere(ConsumeFromWhere.CONSUME_FROM_FIRST_OFFSET);
        consumer.subscribe("TopicOrderTest","*");
        consumer.registerMessageListener(new MyMessageListenerOrderly());
        consumer.start();
        System.out.println("consumer started");
    }
}

class MyMessageListenerOrderly implements MessageListenerOrderly {
    @Override
    public ConsumeOrderlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> msgs, ConsumeOrderlyContext context) {
        // 设置自动提交
        context.setAutoCommit(true);
        for (MessageExt msg : msgs) {
            System.out.println(msg + ",内容:" + new String(msg.getBody()));
        }
        return ConsumeOrderlyStatus.SUCCESS;
    }
}

RocketMQ消息重复消费的问题

其实就是由代码编写者去控制,而不是由RocketMQ去控制。

事务消费

场景:Bob向Smith转账100块。
在单机环境下,执行事务的情况,大概是下面这个样子:
在这里插入图片描述

当用户增长到一定程度,Bob和Smith的账户及余额信息已经不在同一台服务器上了,那么上面的流程就变成了这样:
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这时候你会发现,同样是一个转账的业务,在集群环境下,耗时居然成倍的增长,这显然是不能够接受的。那我们如何来规避这个问题?
大事务 = 小事务 + 异步

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RocketMQ实现发送事务消息
RocketMQ第一阶段发送Prepared消息时,会拿到消息的地址,第二阶段执行本地事物,第三阶段通过第一阶段拿到的地址去访问消息,并修改状态。细心的你可能又发现问题了,如果确认消息发送失败了怎么办?RocketMQ会定期扫描消息集群中的事物消息,这时候发现了Prepared消息,它会向消息发送者确认,Bob的钱到底是减了还是没减呢?如果减了是回滚还是继续发送确认消息呢?RocketMQ会根据发送端设置的策略来决定是回滚还是继续发送确认消息。这样就保证了消息发送与本地事务同时成功或同时失败。

// 未决事务,MQ服务器回查客户端
// 也就是上文所说的,当RocketMQ发现`Prepared消息`时,会根据这个Listener实现的策略来决断事务
TransactionCheckListener transactionCheckListener = new TransactionCheckListenerImpl();
// 构造事务消息的生产者
TransactionMQProducer producer = new TransactionMQProducer("groupName");
// 设置事务决断处理类
producer.setTransactionCheckListener(transactionCheckListener);
// 本地事务的处理逻辑,相当于示例中检查Bob账户并扣钱的逻辑
TransactionExecuterImpl tranExecuter = new TransactionExecuterImpl();
producer.start()
// 构造MSG,省略构造参数
Message msg = new Message(......);
// 发送消息
SendResult sendResult = producer.sendMessageInTransaction(msg, tranExecuter, null);
producer.shutdown();

public TransactionSendResult sendMessageInTransaction(.....)  {
    // 逻辑代码,非实际代码
    // 1.发送消息
    sendResult = this.send(msg);
    // sendResult.getSendStatus() == SEND_OK
    // 2.如果消息发送成功,处理与消息关联的本地事务单元
    LocalTransactionState localTransactionState = tranExecuter.executeLocalTransactionBranch(msg, arg);
    // 3.结束事务
    this.endTransaction(sendResult, localTransactionState, localException);
}

endTransaction方法会将请求发往broker(mq server)去更新事物消息的最终状态:
1.根据sendResult找到Prepared消息
2.根据localTransaction更新消息的最终状态

如果endTransaction方法执行失败,导致数据没有发送到broker,broker会有回查线程定时(默认1分钟)扫描每个存储事务状态的表格文件,如果是已经提交或者回滚的消息直接跳过,如果是prepared状态则会向Producer发起CheckTransaction请求,Producer会调用DefaultMQProducerImpl.checkTransactionState()方法来处理broker的定时回调请求,而checkTransactionState会调用我们的事务设置的决断方法,最后调用endTransactionOneway让broker来更新消息的最终状态。

再回到转账的例子,如果Bob的账户的余额已经减少,且消息已经发送成功,Smith端开始消费这条消息,这个时候就会出现消费失败和消费超时两个问题?解决超时问题的思路就是一直重试,直到消费端消费消息成功,整个过程中有可能会出现消息重复的问题,按照前面的思路解决即可。
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这样基本上可以解决超时问题,但是如果消费失败怎么办?阿里提供给我们的解决方法是:人工解决。大家可以考虑一下,按照事务的流程,因为某种原因Smith加款失败,需要回滚整个流程。如果消息系统要实现这个回滚流程的话,系统复杂度将大大提升,且很容易出现Bug,估计出现Bug的概率会比消费失败的概率大很多。我们需要衡量是否值得花这么大的代价来解决这样一个出现概率非常小的问题,这也是大家在解决疑难问题时需要多多思考的地方。

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