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RocketMQ技术揭秘

news 来源：原创 2024/5/2 13:08:03

前言

您是否想过，在双十一狂欢期间，阿里巴巴是如何扛住瞬间千万级TPS，万亿级消息洪峰的冲击，并保持各个应用之间消息畅通的？

其中的秘诀就是消息队列RocketMQ版，它能实现分布式计算场景中所有异步解耦功能，像一个万能变压器，不论输入电压多高，输出电压都很平稳。

最近mq越来越火，很多公司在用，很多人在用，其重要性不言而喻。但是如果我让你回答下面的这些问题：

我们为什么要用mq？
引入mq会多哪些问题？
如何解决这些问题？

你心中是否有答案了呢？本文将会一一为你解答，这些看似平常却很有意义的问题。

1 传统模式有哪些痛点？

1.1 痛点1

有些复杂的业务系统，一次用户请求可能会同步调用N个系统的接口，需要等待所有的接口都返回了，才能真正的获取执行结果。

这种同步接口调用的方式总耗时比较长，非常影响用户的体验，特别是在网络不稳定的情况下，极容易出现接口超时问题。

1.2 痛点2

很多复杂的业务系统，一般都会拆分成多个子系统。我们在这里以用户下单为例，请求会先通过订单系统，然后分别调用：支付系统、库存系统、积分系统和物流系统。系统之间耦合性太高，如果调用的任何一个子系统出现异常，整个请求都会异常，对系统的稳定性非常不利。

1.3 痛点3

有时候为了吸引用户，我们会搞一些活动，比如秒杀等。如果用户少还好，不会影响系统的稳定性。但如果用户突增，一时间所有的请求都到数据库，可能会导致数据库无法承受这么大的压力，响应变慢或者直接挂掉。

对于这种突然出现的请求峰值，无法保证系统的稳定性。

2 为什么要用mq？

对于上面传统模式的三类问题，我们使用mq就能轻松解决。

2.1 异步

对于痛点1：同步接口调用导致响应时间长的问题，使用mq之后，将同步调用改成异步，能够显著减少系统响应时间。

系统A作为消息的生产者，在完成本职工作后，就能直接返回结果了。而无需等待消息消费者的返回，它们最终会独立完成所有的业务功能。

这样能避免总耗时比较长，从而影响用户的体验的问题。

2.2 解耦

对于痛点2：子系统间耦合性太大的问题，使用mq之后，我们只需要依赖于mq，避免了各个子系统间的强依赖问题。

订单系统作为消息生产者，保证它自己没有异常即可，不会受到支付系统等业务子系统的异常影响，并且各个消费者业务子系统之间，也互不影响。

这样就把之前复杂的业务子系统的依赖关系，转换为只依赖于mq的简单依赖，从而显著的降低了系统间的耦合度。

2.3 消峰

对于痛点3：由于突然出现的请求峰值，导致系统不稳定的问题。使用mq后，能够起到消峰的作用。

订单系统接收到用户请求之后，将请求直接发送到mq，然后订单消费者从mq中消费消息，做写库操作。如果出现请求峰值的情况，由于消费者的消费能力有限，会按照自己的节奏来消费消息，多的请求不处理，保留在mq的队列中，不会对系统的稳定性造成影响。

3 引入mq会多哪些问题？

引入mq后让我们子系统间耦合性降低了，异步处理机制减少了系统的响应时间，同时能够有效的应对请求峰值问题，提升系统的稳定性。

但是，引入mq同时也会带来一些问题。

3.1 重复消息问题

重复消费问题可以说是mq中普遍存在的问题，不管你用哪种mq都无法避免。

有哪些场景会出现重复的消息呢？

消息生产者产生了重复的消息
kafka和rocketmq的offset被回调了
消息消费者确认失败
消息消费者确认时超时了
业务系统主动发起重试

如果重复消息不做正确的处理，会对业务造成很大的影响，产生重复的数据，或者导致数据异常，比如会员系统多开通了一个月的会员。

3.2 数据一致性问题

很多时候，如果mq的消费者业务处理异常的话，就会出现数据一致性问题。比如：一个完整的业务流程是，下单成功之后，送100个积分。下单写库了，但是消息消费者在送积分的时候失败了，就会造成数据不一致的情况，即该业务流程的部分数据写库了，另外一部分没有写库。

如果下单和送积分在同一个事务中，要么同时成功，要么同时失败，是不会出现数据一致性问题的。

但由于跨系统调用，为了性能考虑，一般不会使用强一致性的方案，而改成达成最终一致性即可。

3.3 消息丢失问题

同样消息丢失问题，也是mq中普遍存在的问题，不管你用哪种mq都无法避免。

有哪些场景会出现消息丢失问题呢？

消息生产者发生消息时，由于网络原因，发生到mq失败了。
mq服务器持久化时，磁盘出现异常
kafka和rocketmq的offset被回调时，略过了很多消息。
消息消费者刚读取消息，已经ack确认了，但业务还没处理完，服务就被重启了。

导致消息丢失问题的原因挺多的，生产者、mq服务器、消费者 都有可能产生问题，我在这里就不一一列举了。最终的结果会导致消费者无法正确的处理消息，而导致数据不一致的情况。

3.4 消息顺序问题

有些业务数据是有状态的，比如订单有：下单、支付、完成、退货等状态，如果订单数据作为消息体，就会涉及顺序问题了。如果消费者收到同一个订单的两条消息，第一条消息的状态是下单，第二条消息的状态是支付，这是没问题的。但如果第一条消息的状态是支付，第二条消息的状态是下单就会有问题了，没有下单就先支付了？消息顺序问题是一个非常棘手的问题，比如：

kafka同一个partition中能保证顺序，但是不同的partition无法保证顺序。
rabbitmq的同一个queue能够保证顺序，但是如果多个消费者同一个queue也会有顺序问题。

如果消费者使用多线程消费消息，也无法保证顺序。

如果消费消息时同一个订单的多条消息中，中间的一条消息出现异常情况，顺序将会被打乱。

还有如果生产者发送到mq中的路由规则，跟消费者不一样，也无法保证顺序。

3.5 消息堆积

如果消息消费者读取消息的速度，能够跟上消息生产者的节奏，那么整套mq机制就能发挥最大作用。但是很多时候，由于某些批处理，或者其他原因，导致消息消费的速度小于生产的速度。这样会直接导致消息堆积问题，从而影响业务功能。

这里以下单开通会员为例，如果消息出现堆积，会导致用户下单之后，很久之后才能变成会员，这种情况肯定会引起大量用户投诉。

3.6 系统复杂度提升

这里说的系统复杂度和系统耦合性是不一样的，比如以前只有：系统A、系统B和系统C 这三个系统，现在引入mq之后，你除了需要关注前面三个系统之外，还需要关注mq服务，需要关注的点越多，系统的复杂度越高。mq的机制需要：生产者、mq服务器、消费者。

有一定的学习成本，需要额外部署mq服务器，而且有些mq比如：rocketmq，功能非常强大，用法有点复杂，如果使用不好，会出现很多问题。有些问题，不像接口调用那么容易排查，从而导致系统的复杂度提升了。

4 如何解决这些问题？

mq是一种趋势，总体来说对我们的系统是利大于弊的，难道因为它会出现一些问题，我们就不用它了？

那么我们要如何解决这些问题呢？

4.1 重复消息问题

不管是由于生产者产生的重复消息，还是由于消费者导致的重复消息，我们都可以在消费者中这个问题。

这就要求消费者在做业务处理时，要做幂等设计，如果有不知道如何设计的朋友，可以参考《高并发下如何保证接口的幂等性？

在这里我推荐增加一张消费消息表，来解决mq的这类问题。消费消息表中，使用messageId做唯一索引，在处理业务逻辑之前，先根据messageId查询一下该消息有没有处理过，如果已经处理过了则直接返回成功，如果没有处理过，则继续做业务处理。

4.2 数据一致性问题

我们都知道数据一致性分为：

强一致性
弱一致性
最终一致性

而mq为了性能考虑使用的是最终一致性，那么必定会出现数据不一致的问题。这类问题大概率是因为消费者读取消息后，业务逻辑处理失败导致的，这时候可以增加重试机制。

重试分为：同步重试 和 异步重试。

有些消息量比较小的业务场景，可以采用同步重试，在消费消息时如果处理失败，立刻重试3-5次，如何还是失败，则写入到记录表中。但如果消息量比较大，则不建议使用这种方式，因为如果出现网络异常，可能会导致大量的消息不断重试，影响消息读取速度，造成消息堆积。

而消息量比较大的业务场景，建议采用异步重试，在消费者处理失败之后，立刻写入重试表，有个job专门定时重试。

还有一种做法是，如果消费失败，自己给同一个topic发一条消息，在后面的某个时间点，自己又会消费到那条消息，起到了重试的效果。如果对消息顺序要求不高的场景，可以使用这种方式。

4.3 消息丢失问题

不管你是否承认有时候消息真的会丢，即使这种概率非常小，也会对业务有影响。生产者、mq服务器、消费者都有可能会导致消息丢失的问题。

为了解决这个问题，我们可以增加一张消息发送表，当生产者发完消息之后，会往该表中写入一条数据，状态status标记为待确认。如果消费者读取消息之后，调用生产者的api更新该消息的status为已确认。有个job，每隔一段时间检查一次消息发送表，如果5分钟（这个时间可以根据实际情况来定）后还有状态是待确认的消息，则认为该消息已经丢失了，重新发条消息。

这样不管是由于生产者、mq服务器、还是消费者导致的消息丢失问题，job都会重新发消息。