RocketMQ源码中的技术亮点
- 读写锁
- 原子操作类
- 文件存储设计
- 零拷贝：MMAP
- 线程池
- ConcurrentHashMap
- 写时复制容器
- 负载均衡策略
- 故障延迟机制
- 堆外内存
还不熟悉RocketMQ整体架构以及功能的同学可以先看一下消息队列之RocketMQ（一）初步了解
下面就直接进入正题了，开始NameServer的源码分析
NameServer整体流程
NameServer是整个RocketMQ的"大脑"，它是RocketMQ的服务注册中心,所以RocketMQ需要先启动NameServer再启动Rocket中的Broker。
- NameServer启动 启动监听，等待Broker、Producer、Comsumer连接。Broker在启动时向所有NameServer注册，生产者在发送消息之前先从NameServer获取Broker服务器地址列表，然后根据负载均衡算法从列表中选择一台服务器进行消息发送。消费者在订阅某个主题的消息之前从NamerServer获取Broker服务器地址列表（有可能是集群），但是消费者选择从Broker中订阅消息，订阅规则由 Broker 配置决定。
- 路由注册 Broker启动后向所有NameServer发送路由及心跳信息。
- 路由剔除 移除心跳超时的Broker相关路由信息。NameServer与每台Broker服务保持长连接，并间隔10S检查Broker是否存活，如果检测到Broker宕机，则从路由注册表中将其移除。这样就可以实现RocketMQ的高可用。
5.2 NameServer启动流程
从源码的启动可知，NameServer单独启动。 入口类：NamesrvController 核心方法：NamesrvController 类中main()->main0-> createNamesrvController()->start() -> initialize()
流程图如下： 
5.2.1 加载KV配置
核心解读NamesrvController类中createNamesrvController()
在源码中发现还有一个p的参数，直接在启动个参数中送入 -p 就可以打印这个NameServer的所有的参数信息（不过NameServer会自动终止），说明这个-p是一个测试参数。
正常启动时，也一定可以在启动日志中找到所有的参数：
5.2.2 构建NRS通讯接收路由、心跳信息
5.2.3 定时任务剔除超时Broker
核心控制器会启动定时任务： 每隔10s扫描一次Broker,移除不活跃的Broker。
Broker每隔30s向NameServer发送一个心跳包，心跳包包含BrokerId，Broker地址，Broker名称，Broker所属集群名称、Broker关联的FilterServer列表。但是如果Broker宕机，NameServer无法收到心跳包，此时NameServer如何来剔除这些失效的Broker呢？NameServer会每隔10s扫描brokerLiveTable状态表，如果BrokerLive的lastUpdateTimestamp的时间戳距当前时间超过120s，则认为Broker失效，移除该Broker，关闭与Broker连接，同时更新topicQueueTable、brokerAddrTable、brokerLiveTable、filterServerTable。
路由剔除机制中，Borker每隔30S向NameServer发送一次心跳，而NameServer是每隔10S扫描确定有没有不可用的主机（120S没心跳），那么问题就来了！这种设计是存在问题的，就是NameServer中认为可用的Broker，实际上已经宕机了，那么，某一时间段，从NameServer中读到的路由中包含了不可用的主机，会导致消息的生产/消费异常，不过不用担心，在生产和消费端有故障规避策略及重试机制可以解决以上问题（原理后续源码解读）。这个设计符合RocketMQ的设计理念：整体设计追求简单与性能，同时这样设计NameServer是可以做到无状态化的，可以随意的部署多台，其代码也非常简单，非常轻量。
RocketMQ有两个触发点来删除路由信息：
-
NameServer定期扫描brokerLiveTable检测上次心跳包与当前系统的时间差，如果时间超过120s，则需要移除broker。
-
Broker在正常关闭的情况下，会执行unregisterBroker指令这两种方式路由删除的方法都是一样的，都是从相关路由表中删除与该broker相关的信息。
在消费者启动之后，第一步都要从NameServer中获取Topic相关信息
5.3 NameServer设计亮点
5.3.1 读写锁
RouteInfoManager类中有一个读写锁的设计
消息发送时客户端会从NameServer获取路由信息，同时Broker会定时更新NameServer的路由信息，所以路由表会有非常频繁的以下操作：
1、 生产者发送消息时需要频繁的获取。对表进行读。
RouteInfoManager类
2、 Broker定时(30s)会更新一个路由表。对表进行写。
RouteInfoManager类
因为Broker每隔30s向NameServer发送一个心跳包，这个操作每次都会更新Broker的状态，但同时生产者发送消息时也需要Broker的状态，要进行频繁的读取操作。所以这个地方就有一个矛盾，Broker的状态会被经常性的更新，同时也会被更加频繁的读取。这里如何提高并发，尤其是生产者进行消息发送时的并发，所以这里使用了读写锁机制（针对读多写少的场景）。
synchronized和ReentrantLock基本都是排他锁，排他锁在同一时刻只允许一个线程进行访问，而读写锁在同一时刻可以允许多个读线程访问，但是在写线程访问时，所有的读线程和其他写线程均被阻塞。读写锁维护了一对锁，一个读锁和一个写锁，通过分离读锁和写锁，使得并发性相比一般的排他锁有了很大提升。
5.3.2 存储基于内存
NameServer存储以下信息：
topicQueueTable：Topic消息队列路由信息，消息发送时根据路由表进行负载均衡
brokerAddrTable：Broker基础信息，包括brokerName、所属集群名称、主备Broker地址
clusterAddrTable：Broker集群信息，存储集群中所有Broker名称
brokerLiveTable：Broker状态信息，NameServer每次收到心跳包是会替换该信息
filterServerTable：Broker上的FilterServer列表，用于类模式消息过滤。
NameServer的实现基于内存，NameServer并不会持久化路由信息，持久化的重任是交给Broker来完成。这样设计可以提高NameServer的处理能力。
5.3.3 NameServer无状态化
- NameServer集群中它们相互之间是不通讯
- 主从架构中，Broker都会向所有NameServer注册路由、心跳信息
- 生产者/消费者同一时间，与NameServer集群中其中一台建立长连接
项目实战部署分析：
假设一个RocketMQ集群部署在两个机房，每个机房都有一些NameServer、Broker和客户端节点，当两个机房的链路中断时，所有的NameServer都可以提供服务，客户端只能在本机房的NameServer中找到本机房的Broker。
RocetMQ集群中，NameSever之间是不需要互相通信的，所以网络分区对NameSever本身的可用性是没有影响的，如果NameSever检测到与Broker的连接中断了，NameServer会认为这个Broker不再能提供服务，NameServer会立即把这个Broker从路由信息中移除掉，避免客户端连接到一个不可用的Broker上去。 网络分区后，NameSever 收不到对端机房那些Broker的心跳，这时候，每个Namesever上都只有本机房的Broker信息。
Q&A
Nameserver这种设计方式有什么优缺点？
优点
- 高可用性： 多个独立的NameServer实例之间不通信，各自独立运行，因此一个NameServer实例的故障不会影响其他实例，提高了整体的可用性。
- 水平扩展： 可以通过增加独立的NameServer实例来水平扩展注册中心的容量。每个实例可以处理一部分的请求，从而分散了负载。
- 减少单点故障： 如果采用独立的NameServer，每个NameServer实例都是相对独立的，一个实例的故障不会对整个RocketMQ系统产生单点故障。
缺点
- NameServer之间的信息不同步： 由于多个NameServer之间不通信，导致它们之间的配置信息和注册信息可能不同步，例如，当创建或删除Topic时，需要手动在所有的NameServer上进行同样的操作。
- 某些操作需要手动同步： 在一些配置变更和操作上，需要手动同步操作到所有的NameServer，可能会增加管理和维护的复杂性