架构师之我见（二）进阶篇

系列目录

架构师之我见（一）入门篇

架构师之我见（二）进阶篇

架构师之我见（三）未来篇

一、引子-课程介绍

1.1 目的

第一节课我们讲了架构、架构入门、架构师能力模型。那么入门之后，架构（师）如何进阶？

1.2 思考如何进阶

方向

入门后，架构进阶的方向有很多：通用能力、专业技能（业务能力、技术能力、职业软实力）。

改变

每个架构师都有自己的优缺点，对于团队来说，架构师并无优劣，只有合适与否。 架构师应该结合自身短板和团队需求，去加强相关能力，不满足就可能会被淘汰。

加强认知

未雨绸缪，布局未来，引领团队。

下面，围绕技术能力，以RocketMQ为例，从多角度剖析架构原理，期望能给大家带来一些灵感。本节课会偏向技术。

1.3 关于RocketMQ，我们都知道啥？

• 1.一个消息队列，整体模型依然是发布-订阅模型。
• 2.阿里开源的，经受住了阿里双11内部业务验证。
• 3.支持事务消息。
• 4.消费失败，会重试。
• 5.4个模块组成：nameserver、producer、consumer、broker。

没了？这就是典型的技术能力不成体系！！！

1.4 成体系化研究RocketMQ

一般作为架构师，我们需要了解一个东西，最少4个模块：模型、功能、性能、运维。（大家有其它想法多多讨论，不一定对，一般博主会从这4点入手。）

1.4.1 基础架构

【存储原理】消息如何存储？文件、目录结构？如何实现根据key快速查询消息？

【通信原理】底层通信模型是什么，如何运转？

1.4.2 功能架构

【功能设计】RocketMQ中的负载均衡（往哪发，从哪里消费）怎么做的？

【功能设计】broker如何支持事务消息？底层源码级实现原理？

1.4.3 性能/稳定性测试

吞吐量：10+W/S

时延：消息堆积越大，时延越长。

可靠性：对消息不丢失的保障程度。例如是否支持同步/异步刷盘。

可用性：无故障运行的时间百分比，通常用几个9来衡量。

1.4.4 运维管理

监控告警：对消息中间件的使用进行全方位的监控。

部署：是否易部署，扩容、降低方案。

故障容灾：机器掉电、网络异常、磁盘损坏等单机故障处理；机房故障异地灾备。

二、架构进阶

下面我们以rocketMQ为例，讲解 架构级别的认知，应该是怎么样的。

2.1 基础架构

 

1.生产者（Producer）：负责发布消息。Producer通过负载均衡选择Broker集群队列进行消息投递。

2.消费者（Consumer）：负责消费消息。支持以push推，pull拉两种模式对消息进行消费。

3.代理服务器（Broker Server）：消息中转角色，负责存储消息、转发消息。主要包含2个功能：接收从生产者发送来的消息并存储、同时为消费者的拉取请求作准备。存储消息相关的元数据：消费者组consumer Group、消费进度偏移offset、主题Topic、队列消息Message Queue等。

4.名字服务（Name Server）：是Topic路由的注册中心，支持Broker的动态注册与发现。生产者或消费者能够通过名字服务查找各主题相应的Broker IP列表。多个实例组成集群，无状态。

2.2 特性

遇事不决，看官网！！！成熟的技术组件，不要直接搜问题，最好的、最原始的、最正确的描述一定在官网。官网介绍了12种特性，其中有4个是基本能力，8个是泛可靠性。

1.基本能力

订阅与发布：消息发布是指生产者向topic发送消息；消息订阅是指消费者关注了topic-tag的消息，消费对应消息。

消息顺序：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。顺序消息分为全局顺序消息与分区顺序消息。

消息过滤：消费者根据Tag进行消息过滤，也支持自定义属性过滤。

定时消息：定时消息（延迟队列）是指消息发送到broker后，不会立即被消费，等待特定时间投递给真正的topic。

2.可靠性

消息可靠性：RocketMQ支持消息的高可靠（异步复制、同步双写技术）。

至少一次：支持At least Once，指每个消息必须投递一次。

回溯消费：RocketMQ支持按照时间回溯消费，时间维度精确到毫秒。

流量控制：生产者流控，因为broker处理能力达到瓶颈；消费者流控，因为消费能力达到瓶颈。

事务消息：RocketMQ的事务消息提供类似 X/Open XA 的分布事务功能，通过事务消息能达到分布式事务的最终一致。

消息重投（生产者）：生产者在发送消息时失败，支持同步/异步重发。

消息重试（消费者）：Consumer消费消息失败后，要提供一种重试机制，令消息再消费一次。

死信队列：当消息消费失败，达到最大重试次数后，若消费依然失败，则将其发送到Dead-Letter队列中。

2.3 核心原理

为了实现12个特性，RocketMQ做了很多核心设计，我们从以下五个方向来剖析核心原理

1. 启动原理：了解整体架构的启动运行基本运作原理。
2. 消息存储：首先明白消息如何快速罗盘、查询过滤。
3. 通信机制：底层netty实现，RocketMQ的高效很大一部分依赖于Netty通信协议机制。
4. 负载均衡：RocketMQ中的负载均衡都在Client端完成，主要可以分为Producer端发送消息时候的负载均衡和Consumer端订阅消息的负载均衡。
5. 事务消息：RocketMQ采用了2PC的思想来实现了提交事务消息，同时增加一个补偿逻辑来处理二阶段超时或者失败的消息。

2.3.1 启动运行原理

 

rocketMQ启动顺序： nameserver->broker->producer->consumer。

1.nameserver启动原理

NameServer作为rocketMQ的基于Topic路由的注册中心，支持Broker的动态注册与发现，启动流程如下：

1. 加载kv配置。
2. 构建NettyRemotingServer初始化netty通信实例。
3. 初始化远程通信执行器。
4. 注册请求执行器。
5. 定时轮训清除宕机的broker。
6. 注册SSL证书变化监听器。
7. 启动远程通信服务端（netty）。
8. 启动SSL证书监听服务。

其中，1-6步是初始化过程，7-8是启动流程。

2.broker启动原理

1).初始化

1. 载入各种配置文件（topic配置、消费偏移量、订阅群组..）
2. 初始化DefaultMessageStore消息存储器
3. 构造远程通信服务器
4. registerProcessor()：注册处理器
5. 初始化定时任务、事务相关服务、监听器。
6. 初始化RPC请求钩子RPCHook

2).启动

1. messageStore启动消息存储服务
2. 启动远程通信服务端（netty）
3. 开启请求长轮训服务
4. 启动netty客户端探活服务（生产者、消费者、过滤器）
5. 定时任务：每30s向nameserver注册所有broker。

3.producer启动原理

producer启动流程：

1. checkConfig()校验配置
2. MQClientInstance创建客户端实例。
3. registerProducer向broker注册生产者。
4. MQClientInstance.start()启动客户端实例。
5. 服务状态更新为RUNNING。

MQClientInstance客户端实例启动流程如下：

1. 获取nameserver地址。
2. 启动netty远程客户端。
3. 开启定时任务。
4. 开启守护线程，执行拉取消息
5. 启动负载均衡器
6. 启动消息生产者
7. 客户端实例状态更新为RUNNING

4.consumer启动原理

消费者启动流程如下：

1. 校验配置、复制订阅信息、创建客户端实例
2. 创建消费端负载均衡
3. 创建pull请求包装器
4. 初始化偏移量：广播模式：client存储；集群模式：broker存储
5. 初始化消费消息服务，并启动。(1.并发消费：延迟15m后，每过15分钟清理一次超时未处理完消息2.顺序消息：延迟1s后，每20s锁一次broker中mq队列+消费者端ProcessQueue)
6. 向broker注册消费者。
7. 启动客户端实例 服务状态更新为：RUNNING

2.3.2 其它

消息存储、消息查询、通信机制-通信架构图、负载均衡-Producer的负载均衡、事务消息（半消息事务）、事务消息-broker2PC设计、事务消息-Op消息等。

--限于篇幅，就不都举例了，详情见RocketMQ详解（四）核心设计原理（源码级剖析必读）。

三、总结

本文主要想表达的是，作为一名架构师，要能成体系的去研究技术。兼顾广度和深度。

核心原理是架构师的技术域的核心，只有掌握了核心原理，各种问题迎刃而解。剩下的无非是一些基于原理上的应用、调优、二次开发。由于篇幅有限，讲解的不够细致，详情可见链接。

展望未来 最近发现RocketMQ官网已全面升级5.0,基础架构云原生化升级。技术无止境，云原生来了！