RocketMQ生產(chǎn)者為什么需要負(fù)載均衡？

在RocketMQ中，隊(duì)列是消息發(fā)送的基本單位。每個(gè)Topic下可能存在多個(gè)隊(duì)列，因此一個(gè)生產(chǎn)者實(shí)例可以向不同的隊(duì)列發(fā)送消息。當(dāng)生產(chǎn)者發(fā)送消息時(shí)，如果不能均衡的將消息發(fā)送到不同的隊(duì)列，那么會(huì)導(dǎo)致隊(duì)列里的消息分布不均衡，這樣最終會(huì)導(dǎo)致消息性能下降，因此生產(chǎn)者負(fù)載均衡機(jī)制也是非常重要的。

RocketMQ生產(chǎn)者原理分析

既然生產(chǎn)者負(fù)載均衡如此重要，我們看下是如何實(shí)現(xiàn)的。

我們通常使用如下方法發(fā)送消息：

構(gòu)建消息
Message msg = new Message("TopicTest",
    "TagA",
    "OrderID188",
    "Hello world".getBytes(RemotingHelper.DEFAULT_CHARSET));
//發(fā)送消息    
SendResult sendResult = producer.send(msg);

RocketMQ發(fā)送消息的核心邏輯在DefaultMQProducerImpl類sendDefaultImpl。

在發(fā)送消息流程利里面有一行非常關(guān)鍵的邏輯，selectOneMessageQueue,看方法名稱就可以知道其含義，選擇一個(gè)消息隊(duì)列。

public MessageQueue selectOneMessageQueue(final TopicPublishInfo tpInfo, final String lastBrokerName) {

        return this.mqFaultStrategy.selectOneMessageQueue(tpInfo, lastBrokerName);
}

里面是通過策略類來實(shí)現(xiàn)的。

策略類最終通過org.apache.rocketmq.client.impl.producer.TopicPublishInfo#selectOneMessageQueue(java.lang.String) 實(shí)現(xiàn)。

public MessageQueue selectOneMessageQueue(final String lastBrokerName) {
        //生產(chǎn)者第一次發(fā)消息
        if (lastBrokerName == null) {
            return selectOneMessageQueue();
        } else {
            //非第一次，重試發(fā)消息的情況，
            for (int i = 0; i < this.messageQueueList.size(); i++) {
                int index = this.sendWhichQueue.incrementAndGet();
                int pos = Math.abs(index) % this.messageQueueList.size();
                if (pos < 0)
                    pos = 0;
                MessageQueue mq = this.messageQueueList.get(pos);
                //重試的情況，不取上一個(gè)broker的隊(duì)列
                if (!mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName)) {
                    return mq;
                }
            }
            return selectOneMessageQueue();
        }
    }
第一次發(fā)消息選擇隊(duì)列核心邏輯在 org.apache.rocketmq.client.impl.producer.TopicPublishInfo#selectOneMessageQueue()


//線程安全的index
private volatile ThreadLocalIndex sendWhichQueue = new ThreadLocalIndex();


public MessageQueue selectOneMessageQueue() {
        //獲取一個(gè)基礎(chǔ)索引，每次自增1 這個(gè)全局存在TopicPublishInfo 每一個(gè)topic
        int index = this.sendWhichQueue.getAndIncrement();
        // 基礎(chǔ)索引和 消息寫隊(duì)列大小 進(jìn)行取模 用來實(shí)現(xiàn)輪訓(xùn)的算法
        int pos = Math.abs(index) % this.messageQueueList.size();
        if (pos < 0)
            pos = 0;
            
        return this.messageQueueList.get(pos);
    }

哈哈，這里就是生產(chǎn)者負(fù)載均衡輪詢機(jī)制的核心邏輯了，使用到了ThreadLocal技術(shù)，sendWhichQueue為每個(gè)生產(chǎn)者線程維護(hù)一個(gè)自己的下標(biāo)索引。

基礎(chǔ)索引計(jì)算器，使用ThreadLocal技術(shù)針對(duì)不同的生產(chǎn)者線程第一次隨機(jī)，后面遞增，可以更加負(fù)載均衡。

public class ThreadLocalIndex {
    //關(guān)鍵技術(shù)
    private final ThreadLocal threadLocalIndex = new ThreadLocal();
    private final Random random = new Random();


    public int getAndIncrement() {
        Integer index = this.threadLocalIndex.get();
        if (null == index) {
            //第一次隨機(jī)
            index = Math.abs(random.nextInt());
            if (index < 0)
                index = 0;
            this.threadLocalIndex.set(index);
        }
        //第二次索引位置開始自增1
        index = Math.abs(index + 1);
        if (index < 0)
            index = 0;


        this.threadLocalIndex.set(index);
        return index;
    }
}

哈哈，有沒有覺得這個(gè)實(shí)現(xiàn)非常巧妙了。不同的生產(chǎn)者線程都擁有自己的索引因子，分配隊(duì)列更加均衡。

總結(jié)

本文分析了RocketMQ生產(chǎn)者底層的實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)地方有巧妙之處，值得我們學(xué)習(xí)，上面是發(fā)送非順序消息的場景, 如果是順序消息，我們作為使用者可以指定負(fù)載均衡策略。

編輯：黃飛