RocketMQ简介以及自动化部署

RocketMQ总结

1 rocketmq是什么？

是一个队列模型的消息中间件，具有高性能、高可靠、高实时、分布式特点。

• Producer、Consumer、队列都可以分布式。
• Producer 向一些队列轮流发送消息，队列集合称为 Topic，Consumer 如果做广播消费，则一个 consumer

实例消费这个 Topic 对应的所有队列，如果做集群消费，则多个 Consumer 实例平均消费这个 topic 对应的队列集合。

• 能够保证严格的消息顺序
• 提供丰富的消息拉取模式
• 高效的订阅者水平扩展能力
• 实时的消息订阅机制
• 亿级消息堆积能力
• 较少的依赖

2 rocketmq网络结构

RocketMQ 网络部署特点

• Name Server 是一个几乎无状态节点，可集群部署，节点之间无任何信息同步。

• Broker 部署相对复杂，Broker 分为 Master 与 Slave，一个 Master 可以对应多个 Slave，但是一个 Slave 只能对应一个 Master，Master 与 Slave 的对应关系通过指定相同的 BrokerName，不同的 BrokerId 来定义，BrokerId为 0 表示 Master，非 0 表示 Slave。Master 也可以部署多个。每个 Broker 与 Name Server 集群中的所有节点建立长连接，定时注册 Topic 信息到所有 Name Server。

• Producer 与 Name Server 集群中的其中一个节点（随机选择）建立长连接，定期从 Name Server 取 Topic 路由信息，并向提供 Topic 服务的 Master 建立长连接，且定时向 Master 发送心跳。Producer 完全无状态，可集群部署。

• Consumer 与 Name Server 集群中的其中一个节点（随机选择）建立长连接，定期从 Name Server 取 Topic 路由信息，并向提供 Topic 服务的 Master、Slave 建立长连接，且定时向 Master、Slave 发送心跳。Consumer既可以从 Master 订阅消息，也可以从 Slave 订阅消息，订阅规则由 Broker 配置决定。

3 模块功能特性

3.1 Namesrv

1. Namesrv用于存储Topic、Broker关系信息，功能简单，稳定性高。多个Namesrv之间相互没有通信，单台Namesrv宕机不影响其他Namesrv与集群；即使整个Namesrv集群宕机，已经正常工作的Producer，Consumer，Broker仍然能正常工作，但新起的Producer, Consumer，Broker就无法工作。

2. Namesrv压力不会太大，平时主要开销是在维持心跳和提供Topic-Broker的关系数据。但有一点需要注意，Broker向Namesr发心跳时，会带上当前自己所负责的所有Topic信息，如果Topic个数太多（万级别），会导致一次心跳中，就Topic的数据就几十M，网络情况差的话，网络传输失败，心跳失败，导致Namesrv误认为Broker心跳失败。

3.2 Broker

1）高并发读写服务

Broker的高并发读写主要是依靠以下两点：

• 消息顺序写，所有Topic数据同时只会写一个文件，一个文件满1G，再写新文件，真正的顺序写盘，使得发消息TPS大幅提高。
• 消息随机读，RocketMQ尽可能让读命中系统pagecache，因为操作系统访问pagecache时，即使只访问1K的消息，系统也会提前预读出更多的数据，在下次读时就可能命中pagecache，减少IO操作。

2） 负载均衡与动态伸缩

负载均衡：Broker上存Topic信息，Topic由多个队列组成，队列会平均分散在多个Broker上，而Producer的发送机制保证消息尽量平均分布到所有队列中，最终效果就是所有消息都平均落在每个Broker上。

动态伸缩能力（非顺序消息）：Broker的伸缩性体现在两个维度：Topic, Broker。

• Topic维度：假如一个Topic的消息量特别大，但集群水位压力还是很低，就可以扩大该Topic的队列数，Topic的队列数跟发送、消费速度成正比。
• Broker维度：如果集群水位很高了，需要扩容，直接加机器部署Broker就可以。Broker起来后想Namesrv注册，Producer、Consumer通过Namesrv发现新Broker，立即跟该Broker直连，收发消息。

3） 高可用&高可靠

高可用：集群部署时一般都为主备，备机实时从主机同步消息，如果其中一个主机宕机，备机提供消费服务，但不提供写服务。

高可靠：所有发往broker的消息，有同步刷盘和异步刷盘机制；同步刷盘时，消息写入物理文件才会返回成功，异步刷盘时，只有机器宕机，才会产生消息丢失，broker挂掉可能会发生，但是机器宕机崩溃是很少发生的，除非突然断电

4）Broker与Namesrv的心跳机制
单个Broker跟所有Namesrv保持心跳请求，心跳间隔为30秒，心跳请求中包括当前Broker所有的Topic信息。Namesrv会反查Broer的心跳信息，如果某个Broker在2分钟之内都没有心跳，则认为该Broker下线，调整Topic跟Broker的对应关系。但此时Namesrv不会主动通知Producer、Consumer有Broker宕机。

3.3 消费者

消费者启动时需要指定Namesrv地址，与其中一个Namesrv建立长连接。消费者每隔30秒从nameserver获取所有topic的最新队列情况，这意味着某个broker如果宕机，客户端最多要30秒才能感知。连接建立后，从namesrv中获取当前消费Topic所涉及的Broker，直连Broker。

Consumer跟Broker是长连接，会每隔30秒发心跳信息到Broker。Broker端每10秒检查一次当前存活的Consumer，若发现某个Consumer 2分钟内没有心跳，就断开与该Consumer的连接，并且向该消费组的其他实例发送通知，触发该消费者集群的负载均衡。

消费者端的负载均衡
先讨论消费者的消费模式，消费者有两种模式消费：集群消费，广播消费。

• 广播消费：每个消费者消费Topic下的所有队列。
• 集群消费：一个topic可以由同一个ID下所有消费者分担消费。具体例子：假如TopicA有6个队列，某个消费者ID起了2个消费者实例，那么每个消费者负责消费3个队列。如果再增加一个消费者ID相同消费者实例，即当前共有3个消费者同时消费6个队列，那每个消费者负责2个队列的消费。

消费者端的负载均衡，就是集群消费模式下，同一个ID的所有消费者实例平均消费该Topic的所有队列。

3.4 生产者(Producer)

Producer启动时，也需要指定Namesrv的地址，从Namesrv集群中选一台建立长连接。如果该Namesrv宕机，会自动连其他Namesrv。直到有可用的Namesrv为止。

生产者每30秒从Namesrv获取Topic跟Broker的映射关系，更新到本地内存中。再跟Topic涉及的所有Broker建立长连接，每隔30秒发一次心跳。在Broker端也会每10秒扫描一次当前注册的Producer，如果发现某个Producer超过2分钟都没有发心跳，则断开连接。

生产者端的负载均衡

生产者发送时，会自动轮询当前所有可发送的broker，一条消息发送成功，下次换另外一个broker发送，以达到消息平均落到所有的broker上。

这里需要注意一点：假如某个Broker宕机，意味生产者最长需要30秒才能感知到。在这期间会向宕机的Broker发送消息。当一条消息发送到某个Broker失败后，会往该broker自动再重发2次，假如还是发送失败，则抛出发送失败异常。业务捕获异常，重新发送即可。客户端里会自动轮询另外一个Broker重新发送，这个对于用户是透明的。

4 集群说明

• 单个 Master

  这种方式风险较大，一旦Broker重启或者宕机时，会导致整个服务不可用，不建议线上环境使用。

• 多 Master 模式（2m-noslave）

  | brokerClusterName | brokerName | brokerRole | brokerId |
  | —————– | ———- | ———— | ——– |
  | DefaultCluster | broker-a | ASYNC_MASTER | 0 |
  | DefaultCluster | broker-b | ASYNC_MASTER | 0 |

  说明：一个集群无 Slave，全是 Master，例如 2 个 Master 或者 3 个 Master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，由与 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，消息实时性会受到受到影响。
  
  启动说明：先启动 NameServer在机器 A，启动第一个 Master在机器 B，启动第二个 Master

• 多 Master 多 Slave 模式，异步复制（2m-2s-async）

  | brokerClusterName | brokerName | brokerRole | brokerId |
  | —————– | ———- | ———— | ——– |
  | DefaultCluster | broker-a | ASYNC_MASTER | 0 |
  | DefaultCluster | broker-a | SLAVE | 1 |
  | DefaultCluster | broker-b | ASYNC_MASTER | 0 |
  | DefaultCluster | broker-b | SLAVE | 1 |

  说明：每个 Master 配置一个 Slave，有多对Master-Slave，HA。采用异步复制方式，主备有短暂消息延迟，毫秒级。
  
  优点：即使磁盘损坏，消息丢失的非常少，且消息实时性不会受影响，因为Master 宕机后，消费者仍然可以从 Slave消费，此过程对应用透明。不需要人工干预。性能同多 Master 模式几乎一样。
  
  缺点：Master 宕机，磁盘损坏情况，会丢失少量消息。
  
  启动说明：
    先启动 NameServer
    在机器 A，启动第一个 Master
    在机器 B，启动第二个 Master
    在机器 C，启动第一个 Slave
    在机器 D，启动第二个 Slave

• 多 Master 多 Slave 模式，同步双写（2m-2s-sync）

brokerClusterName	brokerName	brokerRole	brokerId
DefaultCluster	broker-a	SYNC_MASTER	0
DefaultCluster	broker-a	SLAVE	1
DefaultCluster	broker-b	SYNC_MASTER	0
DefaultCluster	broker-b	SLAVE	1

说明：每个 Master 配置一个 Slave，有多对Master-Slave，HA。采用同步双写方式，主备都写成功，向应用返回成功。

优点：数据与服务都无单点，Master宕机情况下，消息无延迟，服务可用性与数据可用性都非常高

缺点：性能比异步复制模式略低，大约低10%左右，发送单个消息的RT会略高。目前主宕机后，备机不能自动切换为主机，后续会支持自动切换功能。

启动说明：
  先启动 NameServer
  在机器 A，启动第一个 Master
  在机器 B，启动第二个 Master
  在机器 C，启动第一个 Slave
  在机器 D，启动第二个 Slave

以上 Broker 与 Slave 配对是通过指定相同的brokerName 参数来配对，Master
的 BrokerId 必须是 0，Slave 的BrokerId 必须是大与 0 的数。另外一个 Master
下面可以挂载多个 Slave，同一 Master 下的多个 Slave通过指定不同的 BrokerId
来区分。

5 集群部署案例-2m-2s-sync

5.1 环境说明

1) 软件及其机器

	软件及版本	下载地址
系统	centos7	https://www.centos.org/download/
软件	rocketmq-all-4.2.0	https://www.apache.org/dyn/closer.cgi?path=rocketmq/4.2.0/rocketmq-all-4.2.0-source-release.zip
依赖	jdk1.8+	oracle官网

ip	hostname	部署服务	role/brokerid
192.168.59.2	mqnamesrv-*.env.rocketmq.com	NameServer	No
192.168.59.3	mqnamesrv-*.env.rocketmq.com	NameServer	No
192.168.59.4	mqbroker-*.env.rocketmq.com	Broker	SYNC_MASTER/0
192.168.59.5	mqbroker-*.env.rocketmq.com	Broker	SLAVE/1
192.168.59.6	mqbroker-*.env.rocketmq.com	Broker	SYNC_MASTER/0
192.168.59.7	mqbroker-*.env.rocketmq.com	Broker	SLAVE/1 表 5.2

绑定hosts或dns：

#测试环境hosts
#Name Server 提供给外部访问
192.168.59.2 nameserver1.rocketmq.test.com
192.168.59.3 nameserver2.rocketmq.test.com
#Broker Server 绑定网卡，方便扩容
192.168.59.4 broker01.rocketmq.test.com
192.168.59.5 broker02.rocketmq.test.com
192.168.59.6 broker03.rocketmq.test.com
192.168.59.7 broker04.rocketmq.test.com

主机命名说明：

主机名命名规范：项目名-随机数.环境.组件.公司/机房

例如：表5.2中第一行，项目名：mqnamesrv，部署环境：dev，ip:192.168.59.2，组件是rocketmq，命名主机名为：

mqnamesrv-192168059002.dev.rocketmq.com

该命名好处：通过主机名可以判断当前机器部署的服务以及部署环境、机房情况，方便在报警系统里或者cmdb中很快判断到该主机的的影响。

2) 多环境说明

在实际应用中都会涉及多环境的问题，比如有线下环境(dev)和生产环境(prod)，不同环境的应用最好保持配置一致，减少各个每个环境的配置工作量。

Rocketmq各环境统一连接地址：

NAMESRV_ADDR=”nameserver1.rocketmq.test.com:9876;nameserver2.rocketmq.test.com:9876”

根据Rocketmq集群说明，其实最终只需暴露nameserver的地址给应用即可，因此，各个环境绑定各个环境对应的hosts/dns即可使用统一连接的地址。

3) 打包部署

• 编译

  官方提供的是源码包，需要编译成二进制包：

  > unzip rocketmq-all-4.2.0-source-release.zip
  > cd rocketmq-all-4.2.0/
  > mvn -Prelease-all -DskipTests clean install -U
  > cd distribution/target/apache-rocketmq

• 打包

  二进制包虽然可以直接运行，批量安装和批量管理以及不利于统一管理，这里我直接打成rpm包，规范目录（安装目录、日志目录、数据目录），指定rocketmq用户运行，设置服务自动启动等；

  因为nameserver和broker基本上是一个包，只是启动命令不一样，因此，打包也是打成一个包了，根据启动命令和当前主机名判断是何服务。

  #使用fpm打rocketmq，然后上传到yum仓库
  fpm -s dir -t rpm -n apache-rocketmq --epoch 1 -a 'x86_64' -v 4.2.0 --iteration 1.el7 -C rocketmq/root -d 'jdk >= 1.8.0' -d 'git' --license 'Apache License, Version 2.0' --description "Apache RocketMQ is a distributed messaging and streaming platform with low latency, high performance and reliability, trillion-level capacity and flexible scalability." --no-rpm-sign --url 'http://rocketmq.apache.org/' --before-install rocketmq/install_before.sh --after-install rocketmq/install_after.sh  --before-remove rocketmq/remove_before.sh

• 部署

  打包以后，部署非常简单，直接yum安装

  #安装rocketmq
  > yum install apache-rocketmq
  #启动/停止/重启 NameServer 服务
  > systemctl start/stop/restart rocketmq-mqnamesrv
  #启动/停止/重启 Broker 服务
  > systemctl start/stop/restart rocketmq-mqbroker

• 配置文件

  NameServer没有配置文件，直接可以启动

  Broker配置文件：配置基本上一致，需要更改下表的一些内容

  | brokerClusterName | brokerName | brokerRole | brokerId |
  | —————– | ———- | ———– | ——– |
  | iotcls | broker01 | SYNC_MASTER | 0 |
  | iotcls | broker01 | SLAVE | 1 |
  | iotcls | broker02 | SYNC_MASTER | 0 |
  | iotcls | broker02 | SLAVE | 1 |

  #broker.conf.j2
  brokerClusterName=iotcls
  brokerIP1={{broker_name}}-{{broker_id}}.rocketmq.test.com
  brokerIP2={{broker_name}}-{{broker_id}}.rocketmq.test.com
  brokerName={{broker_name}}
  brokerId={{broker_id}}
  deleteWhen=04
  fileReservedTime=48
  brokerRole={{broker_role}}
  flushDiskType=SYNC_FLUSH
  namesrvAddr=nameserver1.rocketmq.test.com:9876;nameserver2.rocketmq.test.com:9876

  需要注意的是：

  多网卡环境：需要配置brokerIP1（broker ip）和brokerIP2（ha ip），brokerIP1注册到NameServer，brokerIP2 这个ip是master和slave同步数据的ip，如果不配置，默认会选择第一个网卡。

  BrokerName，master和slave组成一个broker group，通过broker name来区别是否是一个broker group。

• ansible role 一键部署

  ansible-playbook -i environments/dev/hosts rocketmq.yml

  ansible role配置文件说明:

  rocketmq
  ├── README.md
  ├── defaults
  │   └── main.yml
  ├── files
  ├── handlers
  │   └── main.yml
  ├── meta
  │   └── main.yml
  ├── tasks
  │   ├── install.yml
  │   ├── main.yml
  │   ├── mqbroker.yml
  │   └── mqnamesrv.yml
  ├── templates
  │   ├── broker.conf.j2
  │   ├── rocketmq-mqbroker.service
  │   └── rocketmq-mqnamesrv.service
  ├── tests
  │   ├── README.md
  │   ├── etc_hosts
  │   ├── inventory
  │   └── test.yml
  └── vars
      └── main.yml

  #rocetmq.yml
  - name: run rocketmq role for all hosts
    hosts: rocketmq
    roles:
      - { role: commons, tags: ["hosts"] }
  
  - name: run mqnamesrv
    hosts: mqnamesrv
    roles:
      - { role: "rocketmq", rocket_type: "mqnamesrv"}
  
  - name: run mqbroker
    hosts: mqbroker
    roles:
      - { role: "rocketmq", rocket_type: "mqbroker"}

  #hosts
  [rocketmq:children]
  mqnamesrv
  mqbroker
  
  [mqnamesrv]
  192.168.59.2
  192.168.59.3
  
  [mqbroker]
  192.168.59.3 broker_name="broker03" broker_id=0 broker_role=SYNC_MASTER
  192.168.59.4 broker_name="broker01" broker_id=0 broker_role=SYNC_MASTER
  192.168.59.5 broker_name="broker01" broker_id=1 broker_role=SLAVE
  192.168.59.6 broker_name="broker02" broker_id=0 broker_role=SYNC_MASTER
  192.168.59.7 broker_name="broker02" broker_id=1 broker_role=SLAVE
  
  [mqbroker:vars]
  PROJECT_NAME=mqbroker
  
  [mqnamesrv:vars]
  PROJECT_NAME=mqnamesrv

  # broker.conf.j2
  brokerClusterName=iotcls
  brokerIP1={{broker_name}}-{{broker_id}}.rocketmq.test.com
  brokerIP2={{broker_name}}-{{broker_id}}.rocketmq.test.com
  brokerName={{broker_name}}
  brokerId={{broker_id}}
  deleteWhen=04
  fileReservedTime=48
  brokerRole={{broker_role}}
  flushDiskType=SYNC_FLUSH
  namesrvAddr=nameserver1.rocketmq.test.com:9876;nameserver2.rocketmq.test.com:9876

  # role-rocketmq tasks/main.yml
  # install jdk1.8
  - include: ../../commons/tasks/jdk.yml
  
  - name: install apache-rocketmq
    yum: name=apache-rocketmq state=present
    tags: install_apache-rocketmq
  
  - name: Update mqnamesrv.service
    template:
      src: rocketmq-mqnamesrv.service
      dest: "/etc/systemd/system/"
      force: true
      owner: root
      group: root
      mode: "0755"
    notify: reload systemd
    when: rocket_type == 'mqnamesrv'
  
  - include: mqbroker.yml
    when: rocket_type == 'mqbroker'
  
  - name: enable apache-rocketmq
    service:
      name: "rocketmq-{{ rocket_type }}"
      state: started
      enabled: True
  
  handlers:
    - name: reload systemd
    	command: "systemctl daemon-reload"
  
    - name: restart apache-rocketmq
      service:
        name: "rocketmq-{{ rocket_type }}"
        state: restarted

  # role-rocketmq tasks/mqbroker.yml
  ---
  - name: Update mqbroker.service
    template:
      src: rocketmq-mqbroker.service
      dest: "/etc/systemd/system/"
      force: true
      owner: root
      group: root
      mode: "0755"
    notify: reload systemd
  
  - name: update conf for mqbroker
    template:
      src: broker.conf.j2
      dest: "/opt/apache-rocketmq/conf/broker.conf"
      force: true
      owner: root
      group: root
      mode: "0755"
    notify: restart apache-rocketmq

  4) 集群扩容

  rocketmq各个组件都支持横向扩容：

  | 组件 | 扩容 |
  | ———- | ——————— |
  | Producer | 横向扩容，添加机器 |
  | Consumer | 横向扩容，添加机器，数量<=队列数（分区） |
  | NameServer | 横向扩容，无状态 |
  | Broker | 横向扩容，新增topic会自动负载 |

  5) WEB管理（rocketmq-console）

  通过web可以查看集群状态，查看topic信息以及创建更改topic，管理producer和consumer等。

  #安装 && 启动
  mvn clean package -Dmaven.test.skip=true
  java -jar target/rocketmq-console-ng-1.0.0.jar

  用户手册：https://github.com/apache/rocketmq-externals/blob/master/rocketmq-console/doc/1_0_0/UserGuide_CN.md