RocketMQ源码 — 六、 RocketMQ高可用（1）

高可用究竟指的是什么？请参考：关于高可用的系统

RocketMQ做了以下的事情来保证系统的高可用

• 多master部署，防止单点故障
• 消息冗余（主从结构），防止消息丢失
• 故障恢复（本篇暂不讨论）

那么问题来了：

• 怎么支持多broker的写？
• 怎么实现消息冗余？

下面分开说明这两个问题

多master集群

这里强调出master集群，是因为需要多个broker set，而一个broker set只有一个master（见下文的“注意”），所以是master集群

broker有三种角色：ASYNC_MASTER、SYNC_MASTER和SLAVE，这些角色常用的搭配为：

1. ASYNC_MASTER、SLAVE：容许丢消息，但是要broker一直可用，master异步传输CommitLog到slave
2. SYNC_MASTER、SLAVE：不允许丢消息，master同步传输CommitLog到slave
3. ASYNC_MASTER：如果只是想简单部署则使用这种方式

master：负责消息的读写

slave：只负责读消息

SYNC_MASTER与ASYNC_MASTER的区别是sync会等待消息传输到slave才算消息写完成，而async不会同步等待，而是异步复制到slave

RocketMQ的架构图（原图地址）

注意：在RocketMQ里面有一个概念broker set，一个broker set由一个master和多个slave组成，一个broker set内的每个broker的brokerName相同。

在broker集群中每个master相互之间是独立，master之间不会有交互，每个master维护自己的CommitLog、自己的ConsumeQueue，但是每一个master都有可能收到同一个topic下的producer发来的消息

为了支持多master集群，需要解决几个问题：

• namesrv怎么管理broker
• producer发送消息的时候知道发送到哪一个broker（为什么是master）

1. namesrv怎么管理broker

broker启动的时候会向namesrv注册自己的信息

// org.apache.rocketmq.broker.BrokerController#registerBrokerAll
public synchronized void registerBrokerAll(final boolean checkOrderConfig, boolean oneway) {
    TopicConfigSerializeWrapper topicConfigWrapper = this.getTopicConfigManager().buildTopicConfigSerializeWrapper();

    // 省略中间代码...
    RegisterBrokerResult registerBrokerResult = this.brokerOuterAPI.registerBrokerAll(
        this.brokerConfig.getBrokerClusterName(),
        this.getBrokerAddr(),
        this.brokerConfig.getBrokerName(),
        this.brokerConfig.getBrokerId(),
        this.getHAServerAddr(),
        topicConfigWrapper,
        this.filterServerManager.buildNewFilterServerList(),
        oneway,
        this.brokerConfig.getRegisterBrokerTimeoutMills());
    // 省略中间代码...
}

信息中包括：

clusterName：broker 集群的名字，如：DefaultCluster

brokerAddr：broker的ip:port，如：192.168.0.102:10911

brokerName：注意这个字段，上面介绍过了，一个broker set中的brokerName是相同的，需要在部署的时候配置

brokerId：用来唯一标示一个broker set中的broker，master是0（org.apache.rocketmq.common.MixAll#MASTER_ID），slave是正整数

haServerAddr：haServer的ip:port，如：192.168.0.102:10912

topicConfigWrapper：是比较复杂的数据结构，主要包含了broker上所有的topic信息，如：

{
    "dataVersion": {
        "counter": 2,
        "timestamp": 1514252649572
    },
    "topicConfigTable": {
        "TopicTest": {
            "order": false,
            "perm": 6,
            "readQueueNums": 4,
            "topicFilterType": "SINGLE_TAG",
            "topicName": "TopicTest",
            "topicSysFlag": 0,
            "writeQueueNums": 4
        },
        "%RETRY%please_rename_unique_group_name_4": {
            "order": false,
            "perm": 6,
            "readQueueNums": 1,
            "topicFilterType": "SINGLE_TAG",
            "topicName": "%RETRY%please_rename_unique_group_name_4",
            "topicSysFlag": 0,
            "writeQueueNums": 1
        }
    }
}

上面包含了两个topic：TopicTest和%RETRY%please_rename_unique_group_name_4，相关字段的含义：

order：是否是顺序消息

perm：表明该topic的权限，可读（4）、可写（2）、可继承（1），通过位运算组合

readQueueNums：决定了consume消费的MessageQueue共有几个

writeQueueNums：决定了producer发送消息的MessageQueue共有几个

这些信息发送给namesrv之后，namesrv转化为自己的数据结构，namesrv处理broker注册的方法是：

// org.apache.rocketmq.namesrv.routeinfo.RouteInfoManager#registerBroker
public RegisterBrokerResult registerBroker(
    final String clusterName,
    final String brokerAddr,
    final String brokerName,
    final long brokerId,
    final String haServerAddr,
    final TopicConfigSerializeWrapper topicConfigWrapper,
    final List<String> filterServerList,
    final Channel channel) {
    RegisterBrokerResult result = new RegisterBrokerResult();
    try {
        try {
            // 省略中间代码...
            // 这里会判断只有master才会创建QueueData，因为只有master才包含了读写队列的信息
            // slave没有自己独立的读写队列信息（salve不会创建自己的queue信息），只是和master的的读写队列信息一致
            if (null != topicConfigWrapper
                && MixAll.MASTER_ID == brokerId) {
                if (this.isBrokerTopicConfigChanged(brokerAddr, topicConfigWrapper.getDataVersion())
                    || registerFirst) {
                    ConcurrentMap<String, TopicConfig> tcTable =
                        topicConfigWrapper.getTopicConfigTable();
                    if (tcTable != null) {
                        for (Map.Entry<String, TopicConfig> entry : tcTable.entrySet()) {
                            // 这个方法创建了QueueData，QueueData包含broker set下的读写队列的信息
                            this.createAndUpdateQueueData(brokerName, entry.getValue());
                        }
                    }
                }
            }

            // 省略中间代码...
    } catch (Exception e) {
        log.error("registerBroker Exception", e);
    }

    return result;
}

上面涉及到的namesrv的几个重要数据结构

// 每个cluster下的broker set信息，一个brokerName对应的broker set
private final HashMap<String/* clusterName */, Set<String/* brokerName */>> clusterAddrTable;
// 每个broker set中的broker信息(set中有哪些broker，每个broker的brokerId和brokerAddr)
private final HashMap<String/* brokerName */, BrokerData> brokerAddrTable;
// 每个broker的存活情况
private final HashMap<String/* brokerAddr */, BrokerLiveInfo> brokerLiveTable;
// 每个topic下的queue信息，包括每个broker set中读写队列的个数，consumer消费消息和producer发送消息的路由信息都从这个数据结构中获取
private final HashMap<String/* topic */, List<QueueData>> topicQueueTable;

所以，namesrv通过将broker注册来的信息构造成自己的数据结构：

• 每个cluster有哪些broker set
• 每个broker set包括哪些broker，brokerId和broker的ip:port
• 每个broker的存活情况，根据每次broker上报来的信息，清除可能下线的broker
• 每个topic的消息队列信息，几个读队列，几个写队列

namesrv汇总所有的broker的这些信息，然后供consumer和producer拉取

2. producer发送消息的时候知道发送到哪一个master

之前我们知道producer发送消息的时候发往哪一个broker是由MessageQueue决定的，所以我们先要搞清楚producer发送消息时候的MessageQueue怎么来的。producer维护了一个topicPublishInfoTable，里面包含了每个topic对应的MessageQueue，所以问题就变成了topicPublishInfoTable怎么构造的。

producer发送消息之前都会获取topic对应的队列信息，当topicPublishInfoTable中没有的时候会从namesrv获取，获取的方法如下：

// org.apache.rocketmq.client.impl.factory.MQClientInstance#updateTopicRouteInfoFromNameServer(java.lang.String, boolean, org.apache.rocketmq.client.producer.DefaultMQProducer)
public boolean updateTopicRouteInfoFromNameServer(final String topic, boolean isDefault,
    DefaultMQProducer defaultMQProducer) {
    try {
        if (this.lockNamesrv.tryLock(LOCK_TIMEOUT_MILLIS, TimeUnit.MILLISECONDS)) {
            try {
                TopicRouteData topicRouteData;
                if (isDefault && defaultMQProducer != null) {
                    // 省略中间代码...
                } else {
                    // 从manesrv获取topic的路由信息，namesrv从topicQueueTable获取到该topic对应的所有的QueueData
                    // 然后将每个brokerName下的BrokerData返回
                    topicRouteData = this.mQClientAPIImpl.getTopicRouteInfoFromNameServer(topic, 1000 * 3);
                }
			    	  // 省略中间代码...
					  for (BrokerData bd : topicRouteData.getBrokerDatas()) {
                            // 每个broker set下所有的broker地址(ip:port)
                            this.brokerAddrTable.put(bd.getBrokerName(), bd.getBrokerAddrs());
                        }
                        // Update Pub info
                        {
                            // 将从namesrv获取到的路由信息转换为TopicPublishInfo
                            // 期间会将没有master的broker set的queue信息去除
                            TopicPublishInfo publishInfo = topicRouteData2TopicPublishInfo(topic, topicRouteData);
	// 省略中间代码...
    } catch (InterruptedException e) {
        log.warn("updateTopicRouteInfoFromNameServer Exception", e);
    }

    return false;
}

到此，producer也知道自己可以向哪些MessageQueue发送消息了，接下来就是producer的负载均衡算法选出其中一个MessageQueue发送消息（org.apache.rocketmq.client.impl.producer.DefaultMQProducerImpl#selectOneMessageQueue，这个暂时不详表），MessageQueue包含的信息有topic、brokerName、queueId，但是producer发送的时候得知道broker的ip:port信息，而且一个brokerName对应的是一个broker set，并不能确定具体的broker，所以接下来应该找到具体的broker

// org.apache.rocketmq.client.impl.factory.MQClientInstance#findBrokerAddressInPublish
public String findBrokerAddressInPublish(final String brokerName) {
    // 上面updateTopicRouteInfoFromNameServer方法将broker set下的broker地址信息保存到brokerAddrTable
    // 再次重申：一个broker set下的broker的brokerName相同
    HashMap<Long/* brokerId */, String/* address */> map = this.brokerAddrTable.get(brokerName);
    if (map != null && !map.isEmpty()) {
        // 没有花样，就是直接返回brokerId时MixAll.MASTER_ID的broker的ip:port信息
        // 前面说过master的brokerId就是MixAll.MASTER_ID，所以获取到的broker是broker set中的master
        return map.get(MixAll.MASTER_ID);
    }

    return null;
}

终于真相大白，producer只会向是master的broker发送消息，也就是一个broker set中brokerId是0的broker。

producer只能发送消息到master，而不能发送到slave，这也说明了master负责读“写”，而slave只负责读（当然，这里只说明了“写”的部分，关于master 和slave的“读”下一篇介绍）。

总结

本篇介绍了RocketMQ究竟做了什么来实现作为一个消息队列中间件的高可用，由于篇幅会偏长，所以分为两篇文章来说明，下一篇说明文中遗留下的另一个问题——RocketMQ源码 — 六、 RocketMQ高可用（2）

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参考：

关于高可用的系统

RocketMQ Architecture

RocketMQ源码 — 三、 Producer消息发送过程