RocketMQ实战—5.消息重复+乱序+延迟的处理

大纲

1.根据RocketMQ原理分析为什么会重复发优惠券

2.引入幂等性机制来保证数据不会重复

3.如何用死信队列处理优惠券系统数据库宕机

4.基于RocketMQ的订单库同步为什么会消息乱序

5.如何解决RocketMQ的消息乱序问题

6.RocketMQ的顺序消息机制的代码实现

7.基于RocketMQ的数据过滤机制提升处理效率

8.基于延迟消息机制优化订单的定时退款扫描问题

9.RocketMQ的延迟消息的代码实现

10.RocketMQ的生产实践经验总结

1.根据RocketMQ原理分析为什么会重复发优惠券

(1)客服反馈有用户重复收到了多个优惠券

(2)问题定位为优惠券系统重复消费了消息

(3)订单系统因处理超时被重复回调

(4)订单系统因发送RocketMQ异常重试发送

(5)优惠券系统重复消费一条消息

(6)消息重复问题是一种常见的问题

(1)客服反馈有用户重复收到了多个优惠券

有用户在支付一个订单后,一下子收到了多个优惠券,本来按照规则只应该有一个优惠券的。也就是说,订单系统给用户重复发放了多个优惠券。

(2)问题定位为优惠券系统重复消费了消息

现在订单系统已和各个系统进行了解耦,当订单支付成功后,会发送一条消息到MQ。然后红包系统会从MQ里获取消息进行红包派发,优惠券系统会从MQ里获取消息进行优惠券派发,其他系统也是同理。

但是现在出现了一个奇怪的问题:就是优惠券系统似乎对同一条消息重复处理了两次,导致给一个用户重复派发了两个优惠券。

优惠券重复派发两次的问题已经定位到了,就是:优惠券系统对同一条订单支付成功的消息处理了两次,导致给用户重复发放了优惠券。那么接下来的问题是,为什么优惠券会对同一条消息重复处理两次。

要明白为什么优惠券系统对同一条消息重复处理了两次,先来研究第一个问题:订单系统收到一个支付成功的通知后,它在发送消息到MQ时,是否会重复把一条消息发送两次。

(3)订单系统因处理超时被重复回调

**首先考虑第一种情况:**假设用户在支付成功后,订单系统收到了一个支付成功的通知,接着它就向MQ发送了一条订单支付成功的消息。但是偏偏可能因为某些原因,导致订单系统处理的速度有点慢。

然后可能因为订单系统处理的速度有点慢,导致支付系统跟订单系统之间的请求出现了超时。此时支付系统便有可能再次重试调用订单系统的接口,去通知这个订单已经支付成功了。然后订单系统这时可能又一次推送了一条消息到MQ,相当于一条订单支付成功的消息,重复推送了两次到MQ,于是MQ里就有两条同样的订单支付成功消息。

之后,优惠券系统便会消费到这两条重复的消息,重复派发两个优惠券给用户。由此可见,发送消息到MQ的订单系统,如果出现了接口超时等问题,可能会导致上游的支付系统重试调用订单系统的接口,从而导致订单系统对同一条订单支付成功的消息重复发送两次到MQ。

(4)订单系统因发送RocketMQ异常重试发送

**接着考虑第二种情况:**假设订单系统为了保证消息一定能投递到MQ,而采用了重试的代码,如下所示。这种重试的方式是一把双刃剑,正是因为这个重试可能导致消息重复发送。

复制代码
try {
    //执行订单本地事务
    orderService.finishOrderPay();
    //发送消息到MQ去
    producer.sendMessage();
} catch (Exception e) {
    //如果发送消息失败了,进行重试
    for (int i=0; i<3; i++) {
        //重试发送消息
    }
    //如果多次重试发送消息后,还是不行,就回滚本地订单事务
    orderService.rollbackOrderPay();
}

假设生产者发送了一条消息到MQ,其实MQ已经接收到这条消息了。但是MQ返回响应给生产者时,网络有问题超时了,导致生产者没能及时收到MQ返回来的响应。此时MQ里已经有生产者发送过来的消息了,只不过它返回给生产者的响应没能及时给到生产者而已。

这时订单系统的代码里可能会有一个网络超时的异常,然后订单系统就会进行重试,再次发送这条消息到MQ里去。于是MQ也就会收到一条一模一样的消息,从而导致消息重复发送了。所以这种重试代码在使用时一定要小心,因为它还是有一定的概率会导致生产者重发消息的。

(5)优惠券系统重复消费一条消息

即使生产者没有重复发送消息到MQ,哪怕MQ里就一条消息,优惠券系统也有可能会重复消费,这是为什么呢?

假设优惠券系统拿到了一条订单成功支付的消息,然后都已经进行了处理,都已经对这个订单的用户发放了一张优惠券。根据前面介绍,这时优惠券系统应该返回一个CONSUME_SUCCESS的状态,然后提交消费进度offset到Broker。

但是碰巧的是,优惠券系统刚刚发放完优惠券,还没来得及提交消息offset到Broker,优惠券系统就进行了一次重启。比如可能优惠券系统的代码更新了,需要重启进行重新部署。

这时候因为优惠券系统没提交这条消息的offset给Broker,Broker并不知道优惠券系统已经处理完了这条消息。然后优惠券系统重启后,Broker就会再次把这条消息交给它进行处理。于是优惠券系统便会再次发送一张优惠券,从而导致重复发送了两次优惠券。这就是对同一条消息,优惠券系统重复处理两次的原因。

(6)消息重复问题是一种常见的问题

实际上类似优惠券系统这样的业务系统,肯定是会频繁更新代码的,可能每隔几天就需要重启一次系统进行代码更新。所以,重启优惠券系统时,可能有一批消息刚处理完还没来得及提交offset给Broker,然后重启后会再一次重复处理这批消息,这种情况发生的概率比较大。

另外对于系统之间的调用,出现超时和重试的情况也是很常见的。所以负责发消息到MQ的系统,很可能时不时出现一次超时,然后被其他系统重试调用其接口,于是生产者可能就会重复发送一条消息到MQ。

所以,消息重复问题是一种常见的问题。

2.引入幂等性机制来保证数据不会重复

(1)什么是幂等性机制

(2)发送消息到RocketMQ时如何保证幂等性

(3)基于查询RocketMQ的业务判断法

(4)基于Redis缓存的状态判断法

(5)没必要保证生产者不重复发送消息

(6)如何保证消费者处理消息的幂等性

(7)RocketMQ消息幂等性的方案总结

(1)什么是幂等性机制

幂等性机制,就是避免对同一请求或同一消息进行重复处理的机制。幂等性指的是:比如有一个接口,如果调用方对该接口的一次请求重试了多次,那么该接口需要保证自己系统的数据是正常的,不能多出一些重复的数据。

幂等对于RocketMQ而言,就是从RocketMQ里获取消息时,要保证对同一条消息只能处理一次,不能重复处理多次,导致出现重复的数据。因此要解决消息重复问题,关键就是要引入幂等性机制。

(2)发送消息到RocketMQ时如何保证幂等性

订单系统发送消息到RocketMQ,需要保证幂等性吗?由于订单系统的接口可能会被重复调用导致发送重复的消息到RocketMQ,也可能有自己的重试机制导致发送重复的消息到RocketMQ。如下图示:

那么如果想要让订单系统别发送重复的消息到RocketMQ去,应该怎么做呢?大体上来说,常见的方案有两种。第一个方案是业务判断法,第二个方案是状态判断法。

(3)基于查询RocketMQ的业务判断法

也就是说,订单系统必须要知道是否已成功发送消息到RocketMQ,消息是否已在RocketMQ里。

举个例子,当支付系统重试调用订单系统的接口时,订单系统可以发送一个请求到RocketMQ,查询一下当前RocketMQ里是否存在针对这个订单的支付消息。如果RocketMQ响应订单系统之前已经写入过这条消息了,那么订单系统就可以不用发送这条消息到RocketMQ了。

这个业务判断法的核心就在于:只有RocketMQ才知道消息是否发送过。如果没发送过这条消息,RocketMQ里肯定没有这条消息。如果发送过这条消息,RocketMQ里肯定有这条消息。

所以当订单系统的接口被支付系统重试调用时,应该先发送请求到RocketMQ里查询消息是否已存在。

(4)基于Redis缓存的状态判断法

这个状态判断法的核心在于,需要引入一个Redis缓存来存储消息是否已被订单系统发送过。如果订单系统成功发送了一条消息到RocketMQ,需要在Redis缓存里写一条数据,标记该消息已经发送过。

那么当订单系统的接口被支付系统重复调用时,就可以根据订单ID去Redis缓存里查询一下这个订单的支付消息是否已经发送给RocketMQ。如果已经发送过,就不用再发送了。

上述两种幂等性机制都是很常用的,但是需要注意的是,基于Redis的状态判断法也有可能没办法完全做到幂等性。

举个例子,支付系统发送请求给订单系统,然后已经发送消息到RocketMQ去了,但此时订单系统突然崩溃了,没来得及把消息发送的状态写入Redis。

这时候如果订单系统在其他机器上部署了,或者他重启了。那么当订单系统被重试调用时,它去找Redis查询消息发送状态,会以为消息没发送过,然后会再次发送重复消息到RocketMQ。

所以这种方案一般情况下是可以做到幂等性的,但是如果有时刚发送了消息到RocketMQ,还没来得及写Redis,系统就挂了,之后接口被重试调用时,接口去查Redis还以为消息没发过,就会发送重复的消息到RocketMQ去。

(5)没必要保证生产者不重复发送消息

在这个场景中,如果在订单系统环节要保证消息不重复发送,要么是直接通过查询RocketMQ来判断消息是否发过,要么是通过引入Redis来保存消息发送状态。但其实这两种方案都不是太好。

因为RocketMQ虽然支持查询某个消息是否存在,但是在生产者环节直接从RocketMQ查询消息是没必要的,而且它的性能也不是太好,会影响的生产者接口的性能。

另外基于Redis的消息发送状态的方案,在极端情况下还是没法100%保证幂等性,所以也不是特别好的一个方案。

所以,建议不在生产者发送消息的环节保证幂等性,也就是可以默许生产者可能会发送重复的消息到RocketMQ。

(6)如何保证消费者处理消息的幂等性

假设优惠券系统拿到了重复的消息,那么如何保证消息处理的幂等性?这就比较简单了,直接基于业务判断法即可。因为优惠券系统每次拿到一条消息后给用户发一张优惠券,实际上就是在数据库里给用户插入一条优惠券记录。

所以,如果优惠券系统从RocketMQ那里拿到一个订单的两条重复的支付成功消息,这时候只要去优惠券数据库中查询一下,比如查询id=1100的订单是否已经发放过优惠券、是否有优惠券的记录,如果有的话,就不要重复发券了。通过这个业务判断法,就可以简单高效地避免消息的重复处理。

(7)RocketMQ消息幂等性的方案总结

一般来说,可以往RocketMQ里重复发送一样的消息。因为RocketMQ里有多条重复消息,不会对系统的核心数据直接造成影响。但关键要保证的是,消费者从RocketMQ获取消息进行处理时,消息不能被重复处理。

为了保证消息的幂等性,优先推荐的还是业务判断法。直接根据数据库存储中的记录来判断这个消息是否处理过,如果处理过了,那就别再次处理了。因为已经知道,基于Redis的消息发送状态的方案,在一些极端情况下还是没法100%保证幂等性的。

3.如何用死信队列处理优惠券系统数据库宕机

(1)如果优惠券系统的数据库宕机会怎样

(2)数据库宕机时监听器回调函数还可以返回CONSUME_SUCCESS吗

(3)当消息处理异常时监听器回调函数可返回RECONSUME_LATER状态

(4)RocketMQ如何让消费者进行消费重试

(5)如果连续重试16次还是无法处理消息

(6)消息处理失败场景下的方案总结

(1)如果优惠券系统的数据库宕机会怎样

前面分析和解决了RocketMQ在使用过程中可能存在的消息丢失问题和消息重复问题,现在假设基本可以确保RocketMQ的消息不丢失,同时不会对消息进行重复处理。在正常流程下,基本没什么问题了。但是优惠券系统的数据库宕机了,那又该怎么处理呢?

如果优惠券系统的数据库宕机了,必然会导致优惠券系统没办法处理从RocketMQ获取到的消息。

所以,针对这样的异常场景应该怎么处理?优惠券系统应该怎么对消息进行重试?重试多少次才行?万一反复重试都没法成功,这时候消息应该放哪儿去,是否直接丢弃?

(2)数据库宕机时监听器回调函数还可以返回CONSUME_SUCCESS吗

在下面的代码片段中可以看到,优惠券系统是如何使用RocketMQ的Consumer从RocketMQ中获取消息的:注册一个监听器回调函数,当Consumer获取到消息后,就会交给该函数来处理。

复制代码
consumer.registerMessageListener(
    new MessageListenerConcurrently() {
        @Override
        public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> msgs, ConsumeConcurrentlyContext context) {
            //在这里对获取到的msgs订单消息进行处理
            //比如增加积分、发送优惠券、通知发货等
            return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
        }
    }
);

我们可以在这个回调函数中对消息进行处理,比如发红包、发优惠券之类的。处理完成之后,就可以返回一个状态告诉Consumer和RocketMQ关于这批消息的处理结果。

比如,如果返回的是CONSUME_SUCCESS,那么Consumer就知道这批消息处理完成了,就会提交这批消息的offset到Broker,然后下一次就会继续从Broker获取下一批消息来处理。

但是如果在上面的回调函数中,对一批消息发放优惠券时,由于数据库宕机了,导致优惠券发放逻辑无法完成,此时监听器回调函数还能返回CONSUME_SUCCESS状态吗?如果返回该状态的话,下一次就会处理下一批消息,但是这批消息其实还没处理成功,此时必然会导致这批消息丢失,从而导致有一批用户没法收到优惠券。

(3)当消息处理异常时监听器回调函数可返回RECONSUME_LATER状态

如果因为数据库宕机等问题,对这批消息的处理出现异常,那么监听器回调函数就应该返回一个RECONSUME_LATER状态。

这个状态的意思是,现在没法完成这批消息的处理,麻烦消费者稍后再次获取这批消息进行重新消费,所以代码会改成如下的方式:

复制代码
consumer.registerMessageListener(
    new MessageListenerConcurrently() {
        @Override
        public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> msgs, ConsumeConcurrentlyContext context) {
            try {
                //在这里对获取到的msgs订单消息进行处理
                //比如增加积分、发送优惠券、通知发货等
                return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
            } catch (Exception e) {
                //如果因为数据库宕机等问题,对消息处理失败了
                //此时返回一个稍后重试消费的状态
                return ConsumeConcurrentlyStatus.RECONSUME_LATER;
            }
        }
    }
);

在上面的代码中看到,如果消息处理失败了,就返回RECONSUME_LATER状态,让RocketMQ稍后再重新把这批消息发过来,让消费者可以对这批消息进行重试处理。

(4)RocketMQ如何让消费者进行消费重试

RocketMQ在收到返回的RECONSUME_LATER状态后,是如何让消费者进行消费重试的?

简单来说,RocketMQ会有一个针对这个ConsumerGroup的重试队列。如果返回了RECONSUME_LATER状态,RocketMQ就会把这批消息放到这个消费组的重试队列中。

比如消费组的名称是VoucherConsumers,意思是优惠券系统的消费组,那么RocketMQ会有一个名为%RETRY%VoucherConsumers的重试队列。

然后过一段时间后,重试队列中的消息会再次给到消费者,让消费者进行处理。如果再次失败,又返回了RECONSUME_LATER,那么会再过一段时间让消费者继续进行重试处理,默认最多重试16次。每次重试之间的间隔时间是不一样的,这个间隔时间可以如下进行配置:

复制代码
messageDelayLevel=1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h

上面这段配置的意思是:第一次重试是1秒后,第二次重试是5秒后,第三次重试是10秒后,第四次重试是30秒后,第五次重试是1分钟后。以此类推,最多重试16次。

(5)如果连续重试16次还是无法处理消息

在16次的重试范围内,如果处理消息成功了,那么自然就没问题了。但是如果消费者对一批消息重试了16次还是无法处理成功,这时就需要另外一个队列了,该队列叫做死信队列。所谓死信队列,就是死掉的消息就会放这个队列里。

所谓死掉的消息,其实就是一批消息交给消费者处理,消费者重试了16次都没法处理成功,那么RocketMQ就认为它们死掉了,然后会把这批消息放入死信队列中。

死信队列的名字是%DLQ%VoucherConsumers,这可以在RocketMQ的管理后台上看到。

那么死信队列中的消息应该怎么处理呢,这个就看使用场景了。比如可以专门启动一个后台线程订阅%DLQ%VoucherConsumers这个死信队列,然后对死信队列中的消息一直不停地进行重试处理。

(6)消息处理失败场景下的方案总结

这里介绍了另外一个生产环境下的问题,就是消费者依赖的一些系统可能有故障,比如数据库宕机、缓存宕机等。此时消费者没办法完成消息的处理,那么可以通过一些返回状态去让消息进入RocketMQ自带的重试队列。同时如果反复重试还是不行,可以让消息进入RocketMQ自带的死信队列,后续再单独针对死信队列中的消息进行处理。

4.基于RocketMQ的订单库同步为什么会消息乱序

(1)大数据团队同步订单数据库的技术方案

(2)大数据团队遇到了数据指标错误的问题

(3)原因是订单数据库的binlog消息乱序了

(4)为什么基于MQ传输数据会出现消息乱序

(5)消息乱序是必须要正视的一个问题

在介绍完常规场景下使用MQ过程中可能遇到的三大问题:消息丢失、消息重复、处理失败问题及其对应的解决方案后,下面来看特殊场景下的MQ使用问题:消息乱序问题。

(1)大数据团队同步订单数据库的技术方案

如果让大数据系统在订单系统的数据库上直接跑复杂的大SQL来得出一些数据报表,那么是会严重影响订单系统性能的。所以通常会优化成:大数据团队获取订单数据库中的全部数据,然后将订单数据保存一份在自己的存储系统中,比如HDFS、Hive、HBase等,接着再基于大数据技术对这些数据进行计算得出数据报表,如下图示:

具体的做法是:基于Canal这样的中间件去监听订单数据库的binlog,然后把这些binlog发送到MQ,接着大数据系统从MQ里获取这些binlog落地到自己的存储中,最后基于自己存储中的数据进行计算来得出数据报表。

(2)大数据团队遇到了数据指标错误的问题

这个技术方案原本以为会运行的很良好,结果没想到在上线这个技术方案一段时间后,遇到了一些奇怪的问题。大数据团队通过这个方案计算出来的数据报表,被发现很多数据指标都是错误的。

于是展开排查:在对大数据存储中的订单数据与订单数据库中的订单数据进行对比后,发现其中一些订单数据是不对的。比如在订单数据库中一个订单的字段A的值是100,而在大数据存储中的一个订单的字段A的值是0。可见,大数据存储中的订单数据有误。

(3)原因是订单数据库的binlog消息乱序了

接着,通过打印系统日志,然后观察发现:订单数据库的binlog在基于RocketMQ同步的过程中,出现了消息乱序的问题。比如订单系统在更新订单数据库的时候,有两条SQL语句:

复制代码
insert into order values(xx, 0)
update order set xxvalue=100 where id=xxx

也就是先插入一条订单数据,刚开始某个字段的值是0,接着更新该字段的值是100。这样这两条SQL语句便会对应两条binlog:一条binlog是insert语句的,另一条binlog是update语句的,这两条binlog会进入到MQ中。

当大数据系统从RocketMQ获取binlog时,居然先获取出update语句的binlog,再获取出insert语句的binlog。所以会先执行更新操作,但是此时数据根本不存在,没法进行更新。然后执行插入操作,插入一条字段值为0的订单数据,最后在大数据存储中该订单记录的字段值便是0了。正是这个消息乱序的原因,导致大数据存储中的数据有误。

(4)为什么基于MQ传输数据会出现消息乱序

由于可以给每个Topic指定多个MessageQueue,所以生产者写入消息时,其实是会把消息均匀分发给不同的MessageQueue的。

比如在将binlog写入到RocketMQ时,可能会把insert binlog写入到MessageQueue01,update binlog写入到MessageQueue02。

接着大数据系统在获取binlog时,可能会部署多台机器组成一个Consumer Group。这样,Consumer Group中的每台机器都会负责消费一部分MessageQueue的消息。所以可能一台机器从ConsumeQueue01中获取到insert binlog,一台机器从ConsumeQueue02中获取到update binlog。

由于是两台机器上的大数据系统并行去获取binlog,所以完全有可能出现其中一个大数据系统先获取到update binlog去执行更新操作,而此时存储中是没有这条数据的,自然就没法更新。然后另一个大数据系统再获取到insert binlog去执行插入操作,最终导致该订单数据的某字段值为0。

(5)消息乱序是必须要正视的一个问题

可见在使用RocketMQ时,出现消息乱序是非常正常的一个现象。因为原本有顺序的消息,完全可能被分发到不同的MessageQueue中,然后不同机器上部署的Consumer从不同的MessageQueue中获取这些原来有序的消息时,消息间的顺序便被打乱了。因此,在使用RocketMQ时需要考虑消息乱序问题。

5.如何解决RocketMQ的消息乱序问题

(1)RocketMQ中消息乱序的原因

(2)让同一订单的binlog进入同一MessageQueue

(3)消费者获取binlog时也需要有序

(4)如果消息处理失败了不能进入重试队列

(5)有序消息方案与其他消息方案的结合

(1)RocketMQ中消息乱序的原因

在订单数据库的同步过程中,产生消息乱序问题的根本原因是:属于同一个订单的binlog进入了不同的MessageQueue,从而导致一个订单的binlog被不同机器上的Consumer获取来处理,最终导致这一个订单的binlog被乱序执行。所以这个消息乱序的原因可如下图示:

(2)让同一订单的binlog进入同一MessageQueue

所以要解决消息乱序的问题,方法就是让同一个订单的binlog进入同一个MessageQueue里。具体的做法就是往RocketMQ发送binlog时根据订单ID对MessageQueue的数量进行取模来选择一个MessageQueue。

比如有一个订单ID是10,它有2条binlog,对这两条binlog,用订单ID=10对MessageQueue的数量进行取模。如果MessageQueue一共有8个,那么此时订单ID=10对8取模就是2。也就是说,凡是订单ID=10的binlog,都应该进入位置为2的MessageQueue中。

通过这个方法,就可以让一个订单的binlog都按顺序进入同一个MessageQueue中。

(3)消费者获取binlog时也需要有序

是否只要同一个订单的binlog都进入到同一个MessageQueue,就能解决消息乱序的问题?

显然不是。

首先,MySQL数据库中存储的binlog一定都是有序的。比如订单系统对订单数据库执行了两条SQL,先是insert语句,然后是update语句。那么MySQL数据库在磁盘文件里会按顺序先写入insert语句的binlog,然后再写入update语句的binlog。

然后,从MySQL数据库中获取binlog时,此时必须按binlog的顺序来获取。也就是Canal作为一个中间件从MySQL中获取binlog时,需要按binlog的顺序来获取。

接着,Canal将binlog发送给RocketMQ时,必须要将同一个订单的binlog都发送到同一个MessageQueue里,而且发送时也必须严格按照顺序来发送。

只有这样,才能让同一个订单的binlog有序地进入同一个MessageQueue。之后消费者从这个MessageQueue中获取这个订单的binlog时,才能有序地获取。

由于一个Consumer可以处理多个MessageQueue的消息,但是一个MessageQueue只能交给同一个Consumer来处理,所以同一个订单的binlog有序地进入同一个MessageQueue后,会有序地交给同一个Consumer来处理。

这样一个大数据系统就可以获取到同一个订单的有序的binlog,然后根据binlog有序地把数据还原到自己的存储中去。当然,大数据系统在处理消息时,需要注意是否使用了多线程来打乱消息处理的顺序。

(4)如果消息处理失败了不能进入重试队列

消费者处理消息时,可能会因为底层存储挂了导致消息处理失败,此时可以返回消息的RECONSUME_LATER状态,这样Broker过一会儿会自动让消费者进行重试。

但是为了保证消息有序,不能让处理失败的消息进入重试队列。因为如果消费者获取到一个订单的一条insert binlog,结果处理失败了,此时返回了RECONSUME_LATER。那么这条消息就会进入重试队列,过一会儿才交给消费者重试。但此时Broker会直接把下一条消息,也就是这个订单的update binlog交给消费者来处理。此时如果消费者执行成功了,发现根本没有数据可以更新,又会出现消息乱序的问题。

所以为了保证消息有序,如果消息处理失败,就必须返回SUSPEND_CURRENT_QUEUE_A_MOMENT状态,该状态的意思是先等一会儿再继续处理这批消息。而不能把这批消息放入重试队列,然后直接处理下一批消息。

(5)有序消息方案与其他消息方案的结合

如果消费者一定要求消息是有序的,那么必须要让:同一个订单的binlog都进入同一个MessageQueue中 + Cannel获取和发送binlog时要有序 + binlog写入MessageQueue时要有序 + 消费者处理消息时要有序 + 消息处理失败时不能进入重试队列而要暂停等待继续处理。

如果在这个方案的基础上还要确保消息不丢失,那么可以和消息零丢失方案结合起来。如果还要避免消息重复处理,那么还需要在消费者处理消息时,判断消息是否已经处理过,已经处理过就不能重复处理了。

6.RocketMQ的顺序消息机制的代码实现

(1)如何让同一个订单的binlog进入同一个MessageQueue

(2)消费者如何保证按照顺序来获取一个MessageQueue中的消息

(1)如何让同一个订单的binlog进入同一个MessageQueue

要实现消息顺序,首先需要让同一个订单的binlog都进入同一个MessageQueue中,此时可以通过如下代码实现:

复制代码
SendResult sendResult = producer.send(
    message,
    new MessageQueueSelector() {
        @Override
        public MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) {
            //根据订单ID选择发送queue
            Long orderId = (Long) arg;
            long index = orderId % mqs.size();//用订单ID对MessageQueue数量取模
            return mqs.get((int) index);//返回一个MessageQueue
        }
    },
    orderId//这里传入订单ID
);

在上面的代码片段中可以看到,关键的地方有两处:

一.发送消息时传入MessageQueueSelector。在MessageQueueSelector里需要根据订单ID和MessageQueue的数量去选择这个订单ID的数据要进入哪个MessageQueue中。

二.发送消息时除了带上消息自己外,还要带上订单ID。然后MessageQueueSelector就会根据订单ID去选择一个MessageQueue来进行发送,这样就可以保证一个订单的多个binlog都会进入一个MessageQueue中。

(2)消费者如何保证按照顺序来获取一个MessageQueue中的消息

要实现消息顺序,然后还需要让消费者按照顺序来获取一个MessageQueue中的消息。

复制代码
consumer.registerMessageListener(
    new MessageListenerOrderly() {
        @Override
        public ConsumeOrderlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> msgs, ConsumeOrderlyContext context) {
            context.setAutoCommit(true);
            try {
                for (MessageExt msg : msgs) {
                    //对有序的消息进行处理
                }
                return ConsumeOrderlyStatus.SUCCESS;
            } catch (Exception e) {
                //如果消息处理有问题,返回一个状态,让Broker暂停一会儿再继续处理这批消息
                return SUSPEND_CURRENT_QUEUE_A_MOMENT;
            }
        }
    }
);

上述代码使用了MessageListenerOrderly这个类,这个类的类名中有Orderly,表示Consumer对每一个ConsumeQueue都只用一个线程来处理消息。

比如对ConsumeQueue01中订单ID=10的多个binlog,会交给一个线程来按照binlog的顺序依次处理。否则若ConsumeQueue01中的订单ID=10的多个binlog交给Consumer中的多个线程来处理,还是可能会出现消息乱序的问题。

7.基于RocketMQ的数据过滤机制提升处理效率

(1)混杂在一起的订单数据库的binlog

(2)处理不关注的表的binlog很浪费时间

(3)在发送消息时给消息设置tag和属性

(4)在消费数据时根据tag和属性进行过滤

(5)基于数据过滤机制减轻Consumer负担

(1)混杂在一起的订单数据库的binlog

首先一个数据库中可能会包含很多表的数据。比如订单数据库,它里面除了订单信息表以外,可能还包含很多其他的表。所以在进行数据库binlog同步的时候,很可能是把一个数据库里所有表的binlog都推送到RocketMQ里去的。因此在RocketMQ的某个Topic中,可能混杂了订单数据库里几个甚至十几个表的binlog数据,不一定只包含大数据系统想要的表的binlog数据。

(2)处理不关注的表的binlog很浪费时间

假设大数据系统仅仅关注订单数据库中的表A的binlog,并不关注其他表的binlog。那么大数据系统可能需要在获取到所有表的binlog后,对每条binlog都判断一下是否是表A的binlog。

如果不是表A的binlog,那么就直接丢弃不要处理。如果是表A的binlog,才会去进行处理。但是这样的话,必然会导致大数据系统处理很多不关注的表的binlog,从而浪费时间并降低处理消息的效率。

(3)在发送消息时给消息设置tag和属性

针对这个问题,可以采用RocketMQ的数据过滤机制,让大数据系统只关注它要的表的binlog数据。

首先在发送消息时,给每条消息设置Tag和属性:

复制代码
Message msg = new Message(
    "TopicOrderDbData",//这是订单数据库写入的Topic
    "TableA",//这是这条数据的tag, 可以是表的名字
    ("binlog").getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET)//这是一条binlog数据
);
//我们可以给一条消息设置一些属性
msg.putUserProperty("a", 10);
msg.putUserProperty("b", "abc");

(4)在消费数据时根据tag和属性进行过滤

然后在消费消息时,根据每条消息的Tag值来过滤:

复制代码
//只需要tag=TableA和tag=TableB的数据
consumer.subscribe("TopicOrderDbData", "TableA || TableB");

或者根据每条消息的属性值来过滤:

复制代码
consumer.subscribe(
    "TopicOrderDbData",
    MessageSelector.bySql("a > 5 AND b = 'abc'")//只要a大于5, b等于abc的数据 
);

RocketMQ支持丰富的数据过滤语法,比如:

复制代码
一.数值比较,比如:>,>=,<,<=,BETWEEN,=;
二.字符比较,比如:=,<>,IN;
三.IS NULL 或者 IS NOT NULL;
四.逻辑符号 AND,OR,NOT;
五.数值,比如:123,3.1415;
六.字符,比如:'abc',必须用单引号包裹起来;
七.NULL,特殊的常量;
八.布尔值,TRUE 或 FALSE;

(5)基于数据过滤机制减轻Consumer负担

在使用RocketMQ时,如果RocketMQ里混杂了大量的数据,可能Consumer只对其中一部分数据感兴趣,那么就可以在Consumer端使用Tag等数据过滤语法,过滤出消费者自己感兴趣的数据来消费。

8.基于延迟消息机制优化订单的定时退款扫描问题

(1)订单创建后被自动关闭的规则

(2)定时扫描未支付订单的问题

(3)通过RocketMQ的延迟消息解决不停扫描的问题

(1)订单创建后被自动关闭的规则

用户在电商APP上选择一些商品加入购物车,然后对购物车里选择的一些商品提交订单,此时后台的订单系统会在订单数据库中创建一个订单。

用户提交了一个订单后,虽然订单数据库里会有一个订单,订单的状态却是"待支付"状态。因为用户还没有支付这个订单,订单系统也在等待用户完成这个订单的支付。

这里就有两种可能:一是用户下单后马上就支付了,二是用户下单后一直在犹豫而迟迟没有下订单。

在实际情况中,电商APP每天都会有大量用户提交的很多订单,但不少订单都是一直没有进行支付的,可能是由于用户下单后犹豫了、或者忘了支付。

所以订单系统一般会设置一个规则:当一个订单创建后,如果超过30分钟没有被支付,那么订单系统就会自动关闭这个订单。

(2)定时扫描未支付订单的问题

为此,订单系统可能需要有一个后台线程,不停地扫描订单数据库里所有未支付的订单,然后判断这些订单是否是已经超过30分钟都还没支付,如果是则需要把订单状态更新为"已关闭"。

但是通过后台线程不停扫描各种未支付订单的处理方式并不是很好,原因如下:

**原因一:**未支付的订单可能比较多,需要不停进行扫描。可能每个未支付状态的订单要被扫描很多遍,才能发现已经超过30分钟没支付了。

**原因二:**很难实现分布式并行扫描这些订单。因为如果订单数量特别多,并且希望用多台机器一起扫描,那么就会面临每台机器应该扫描哪些订单、怎么扫描、什么时候扫描等一系列问题。

(3)通过RocketMQ的延迟消息解决不停扫描的问题

针对这种需求场景,可以使用RocketMQ的延迟消息来解决。所谓延迟消息,就是订单系统在创建一个订单后,可以发送一条消息到RocketMQ里,然后指定这条消息是延迟消息,比如要等30分钟之后,才能被订单的扫描服务给消费到。

这样当订单扫描服务在30分钟后消费到这条消息,就可以根据这条消息去订单数据库里查询订单,判断该订单在完成创建已超30分钟了是否还是未支付状态。如果是,则关闭它,否则就不用处理。

这种方式就比用后台线程扫描订单的方式好得多:首先每个订单只会在它创建的30分钟后才被查询,不会出现反复被查询多次的情况。然后如果订单数量很多,那么可以让订单扫描服务部署在几台机器上,并且给Topic多指定一些MessageQueue,从而让每台订单扫描服务机器作为一个Consumer都可以处理其中一部分订单的查询任务。

9.RocketMQ的延迟消息的代码实现

(1)生产者发送延迟消息的代码示例

(2)消费者消费延迟消息的代码示例

(1)生产者发送延迟消息的代码示例

复制代码
public class ScheduledMessageProducer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //这是订单系统的生产者
        DefaaultMQProducer producer = new DefaultMQProducer("OrderSystemProducerGroup");
        //启动生产者
        producer.start();
      
        Message message = new Message(
            "CreateorderInformTopic",//这是创建订单通知Topic
            orderInfoJSON.getBytes()//这是订单信息的JSON串
        );
        //这里设置了消息为延迟消息,延迟级别为3
        message.setDelayTimeLevel(3);
       
        //发送消息
        producer.send(message);
    }
}

上述代码中,发送延迟消息的核心就是设置消息的delayTimeLevel,也就是延迟级别。RocketMQ默认支持如下的延迟级别:

复制代码
1s 5s 10s 30s 1m 2m 3m 4m 5m 6m 7m 8m 9m 10m 20m 30m 1h 2h

上述代码中置的延迟级别为3,意思就是延迟10s,生产者发送到MQ的消息会过10s才会被消费者获取到。因此如果是订单延迟扫描的场景,可以设置延迟级别为16,对应30分钟后才能被获取到。

(2)消费者消费延迟消息的代码示例

订单扫描服务会在30分钟后才获取到每个订单创建的消息,然后会查询该订单的状态,判断订单是否未支付,如果是则关闭订单。

复制代码
public class ScheduledMessageConsumer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //订单扫描服务的消费者
        DefaultMQPushConsumer consumer = new DefaultMQPushConsumer("OrderScanServiceConsumer");
        //订阅订单创建通知Topic
        consumer.subscribe("CreateOrderInformTopic", "*");
        //注册消息监听者
        consumer.registerMessageListener(new MessageListenerConcurrently() {
            @Override
            public ConsumeConcurrentlyStatus consumeMessage(List<MessageExt> messages, ConsumeConcurrentlyContext context) {
                for (MessageExt message : messages) {
                    //这里打印一下消息的存储时间到消费时间的差值,大概就是在生产者设置的延迟级别的时间
                    System.out.println("Receive message[msgId=" + message.getMsgId() + "]" + (System.currentTimeMills() - message.getStoreTimestamp()) + "ms later");
                }
                return ConsumeConcurrentlyStatus.CONSUME_SUCCESS;
            }
        });
        //启动消费者
        consumer.start();
    }
}

10.RocketMQ的生产实践经验总结

(1)灵活运用Tags来过滤数据

(2)基于消息Key来定位消息是否丢失

(3)消息零丢失方案的补充

(4)提高消费者的吞吐量

(5)要不要消费历史消息

(1)灵活运用Tags来过滤数据

在生产项目中,建议合理地规划Topic和里面的Tags。一个Topic代表了一类业务数据,对于这类业务数据,如果希望继续划分一些类别,那么可以在发送消息时设置Tags。

比如常见的外卖平台有A、B、C几种,现在某系统要发送外卖订单消息到MQ,那么不同类型的外卖订单消息可以设置不同的Tags。然后消费外卖订单消息的系统,如果只需要某一种外卖类型的订单消息,就可以根据Tags来进行筛选。

(2)基于消息Key来定位消息是否丢失

在消息零丢失方案中,需要解决的是消息是否丢失的问题。那么如果消息真的丢失了,应该如何进行排查?可不可以在RocketMQ里查一下:某条消息是否真的丢失了?

其实可以基于消息Key来实现,比如通过下面的方式设置一个消息的Key为订单ID,这样这个消息就具备一个Key了。

复制代码
message.setKeys(orderId);

接着这个消息被发送到Broker时,会基于Key构建Hash索引,这个Hash索引就存放在IndexFile索引文件里。然后后续就可以通过RocketMQ提供的命令根据Key来查询这个消息,类似如下:

复制代码
mqadmin queryMsgByKey -n 127.0.0.1:9876 -t SCANRECORD -k orderId

(3)消息零丢失方案的补充

在消息零丢失的方案中其实还有一个问题:就是RocketMQ集群彻底故障了,此时集群都不可用了,那么应该怎么办?

对于一些金融级的系统,或者与钱相关的支付系统、广告系统等,都必须要有高可用保障机制。如果RocketMQ集群彻底崩溃了,那么生产者就应该把消息写入到本地磁盘文件或者数据库进行持久化,等RocketMQ集群恢复后再将持久化的消息投递到RocketMQ里。

(4)提高消费者的吞吐量

如果消费者消费消息比较慢,那么可能会造成RocketMQ中的消息积压,甚至导致Broker读消息从内存读变为磁盘读,严重影响读性能。所以需要注意提高消费者的吞吐量,尽量避免RocketMQ中的消息积压。常见的做法如下:

一.部署更多的Consumer机器

注意:部署更多的Consumer机器时,Topic的MessageQueue也要对应增加。因为如果Consumer机器有5台,而MessageQueue只有4个,那意味着有一个Consumer机器是获取不到消息的,一个MessageQueue只会给一台Consumer机器去消费。

二.增加Consumer的线程数量

可以设置Consumer的参数consumeThreadMin和consumeThreadMax,这样一台Consumer机器上的消费线程越多,消费的速度就越快。

三.开启消费者的批量消费功能

也就是设置consumeMessageBatchMaxSize参数,该参数默认是1。可以设置该参数的值多一些,这样RocketMQ一次就会把一批消息交给消费者的回调函数进行处理。通过批量处理消息的方式,也可以大幅度提升消息消费的速度。

(5)要不要消费历史消息

Consumer支持设置从哪里开始消费消息,常见的设置有两种:一是从Topic的第一条数据开始消费:CONSUME_FROM_LAST_OFFSET,二是从最后一次消费过的消息之后开始消费:CONSUME_FROM_FIRST_OFFSET。

一般会选择CONSUME_FROM_FIRST_OFFSET,这样消费者就会从Topic的第一条消息开始消费。但以后每次重启,消费者都会从上一次消费到的位置继续往后进行消费。

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