Storm消息可靠处理机制

在很多应用场景中，分布式系统的可靠性保障尤其重要。比如电商平台中，客户的购买请求需要可靠处理，不能因为节点故障等原因丢失请求；比如告警系统中，产生的核心告警必须及时完整的知会监控人员，不能因为网络故障而丢失数据。

Storm消息可靠性保障是Storm核心特性之一，其中消息树的跟踪管理机制是Storm核心算法之一，本文将详细介绍Storm消息可靠处理机制。我们从Storm初探中的例子入手。

一、消息处理流程

1、 Spout节点

（1） Spout接收到一个文本消息；

msg1

刘备 关羽 张飞

曹操 郭嘉 荀彧

（2） Spout把文本消息拆分为2个行字符串消息，并把2个消息发送给NamesSplit Bolt节点。

2、 NamesSplit Bolt节点

（1） NamesSplit Bolt接收到两个行字符串消息；

msg2 刘备 关羽 张飞

msg3 曹操 郭嘉 荀彧

（2） NamesSplit Bolt把2个行字符串消息拆分为6个名字消息，发送给HelloWorld Bolt节点；

（3） NamesSplit Bolt确认，msg2、msg3处理完成。

3、 HelloWorld Bolt节点

（1） HelloWorld Bolt接收到6个名字消息；

msg4 刘备

msg5 关羽

msg6 张飞

msg7 曹操

msg8 郭嘉

msg9 荀彧

（2） HelloWorld Bolt SayHello；

（3） HelloWorld Bolt确认，msg4、msg5、msg6、msg7、msg8、msg9处理完成。

 二、关键代码

 1、 Spout

下面代码表示Spout节点发送消息，消息绑定到messageId上，这里的messageId可以看做上述例子中的msg1，tuple可以看做上述例子中的msg2或msg3。

public void nextTuple()
{
    this.collector.emit(List<Object> tuple, Object messageId);
}

下面代码会在消息处理成功或失败后调用。

public void ack(Object msgId)
{
}

public void fail(Object msgId)
{
}

2、 Bolt

这段代码是Bolt消息处理发送代码，我们详细看一下标红代码。

public void execute(Tuple input)
{
    String[] nameArray = names.split(" ");
    for(String name : nameArray)
    {
        List<Object> splitList = new ArrayList<Object>();
        splitList.add(name);
        collector.emit(inputList, splitList);
    }
    collector.ack(input);
}

OutputCollector.emit(Collection<Tuple> anchors, List<Object> tuple) 中tuple表示发送的子消息，anchors表示子消息的父节点。
这段代码既发送了子消息，又把子消息锚定到了消息树上。上述例子中，相当于把消息msg4 刘备，msg5关羽，msg6张飞锚定到消息msg2 刘备 关羽 张飞上。
OutputCollector.ack(Tuple input)表示回答消息处理完成。上述例子中，相当于确认msg2 刘备 关羽 张飞处理完成。

下面代码会在消息处理成功或失败后调用。

public void ack(Object msgId)
{
}

public void fail(Object msgId)
{
}

三、消息重发机制

可以看到，一条消息从Spout发送后，会产生一棵消息树，只有当消息树中的所有消息都被确认后（ack），Storm才认为消息处理完成。

代码上可以轻易看出，我们只需要指定根节点消息ID（即Spout接收到的消息ID），其他消息ID系统会自动生成。同时，我们只需要确认非根节点消息处理完成。

实际上，Spout或者Bolt每发送一条消息，消息便会存储到kestrel队列中，Bolt每接收到一条消息，kestrel便会标记这条消息在处理中（pengding），直到该条消息被确认处理完成，kestrel才把它移除出队列。

Bolt消息处理过程中，发生异常或者超时，kestrel会把该条消息从处理中状态重新置为待处理状态，等待Storm下一次调度处理。

四、消息树管理算法

可以看到，Spout每处理一个消息，就会生成一棵消息树，如果Storm存储每棵消息树每个节点的状态，内存很快便会耗尽，显然是不可取的。

实际上，Storm仅仅采用20字节管理一棵消息树，数据结构如下：

treeId|{64bit}

treeId用于区分不同的消息树（和代码中指定的根节点ID一一对应），{64bit}则用于消息树节非根点异或计算。

每生成一个64位msgid，则与{64bit}异或计算一次，直到该消息确认处理完成后，再与{64bit}异或计算一次。（异或计算结果为新的{64bit}值）

当{64bit}==0时，表示消息处理完毕。（一目了然，在此不再证明）