现在主流的消息队列产品都提供了非常完善的消息可靠性保证机制,完全可以做到在消息传递过程中,即使发生网络中断或者硬件故障,也能确保消息的可靠传递,不丢消息。
绝大部分丢消息的原因都是由于开发者不熟悉消息队列,没有正确使用和配置消息队列导致的。虽然不同的消息队列提供的 API 不一样,相关的配置项也不同,但是在保证消息可靠传递这块儿,它们的实现原理是一样的。
一、检测消息丢失的方法
一般而言,一个新的系统刚刚上线,各方面都不太稳定,需要一个磨合期,这时候,特别需要监控到你的系统中是否有消息丢失的情况。
- 如果是 IT 基础设施比较完善的公司,一般都有分布式链路追踪系统,使用类似的追踪系统可以很方便地追踪每一条消息。
- 如果没有这样的追踪系统,我们可以利用消息队列的有序性来验证是否有消息丢失。
利用消息队列的有序性来验证是否有消息丢失的原理非常简单:
在 Producer 端,我们给每个发出的消息附加一个连续递增的序号,然后在 Consumer 端来检查这个序号的连续性。如果没有消息丢失,Consumer 收到消息的序号必然是连续递增的,或者说收到的消息,其中的序号必然是上一条消息的序号 +1。如果检测到序号不连续,那就是丢消息了。还可以通过缺失的序号来确定丢失的是哪条消息,方便进一步排查原因。
大多数消息队列的客户端都支持拦截器机制,你可以利用这个拦截器机制,在 Producer 发送消息之前的拦截器中将序号注入到消息中,在 Consumer 收到消息的拦截器中检测序号的连续性,这样实现的好处是消息检测的代码不会侵入到你的业务代码中,待你的系统稳定后,也方便将这部分检测的逻辑关闭或者删除。
在一个分布式系统中实现这个检测方法,有几个问题需要你注意:
- 像 Kafka 和 RocketMQ 这样的消息队列,它是不保证在 Topic 上的严格顺序的,只能保证分区上的消息是有序的,所以我们在发消息的时候必须要指定分区,并且,在每个分区单独检测消息序号的连续性。
- 如果你的系统中 Producer 是多实例的,由于并不好协调多个 Producer 之间的发送顺序,所以也需要每个 Producer 分别生成各自的消息序号,并且需要附加上 Producer 的标识,在 Consumer 端按照每个 Producer 分别来检测序号的连续性。
- Consumer 实例的数量最好和分区数量一致,做到 Consumer 和分区一一对应,这样会比较方便地在 Consumer 内检测消息序号的连续性。
二、确保消息可靠传递
消息从生产到消费的过程中,可以划分三个阶段:
1、生产阶段
消息队列通过最常用的请求确认机制,来保证消息的可靠传递:当你代码调用发消息方法时,消息队列客户端会把消息发送到Broker,Broker收到消息后,会给客户端返回一个确认响应,表明消息已收到。客户端收到响应后,完成了一次正常消息的发送。
有些消息队列在长时间没收到发送确认响应后,会自动重试,如果重试失败,就会以返回值或者异常的方式告知用户。在编写发送消息的代码时,需要注意,正确处理返回值或者捕获异常,就可以保证这个阶段的消息不会丢失。
同步发送时,只要注意捕获异常即可。
异步发送时,则需要在回调方法里进行检查。这个地方需要特别注意,很多丢消息的原因就是,我们使用了异步发送,却没有在回调中检查发送结果。
2、存储阶段
在存储阶段正常情况下,只要Broker在正常运行,就不会出现丢消息的问题;但是如果Broker出现故障,比如进程死掉或者服务器宕机,还是可能会丢失消息的。
如果对消息的可靠性要求非常高,可以通过配置Broker参数来避免因为宕机丢消息:
- 对于单个节点的 Broker,需要配置 Broker 参数,在收到消息后,将消息写入磁盘后再给 Producer 返回确认响应,这样即使发生宕机,由于消息已经被写入磁盘,就不会丢失消息,恢复后还可以继续消费。例如,在 RocketMQ 中,需要将刷盘方式 flushDiskType 配置为 SYNC_FLUSH 同步刷盘。
- 对于 Broker 是由多个节点组成的集群,需要将 Broker 集群配置成:至少将消息发送到 2 个以上的节点,再给客户端回复发送确认响应。这样当某个 Broker 宕机时,其他的 Broker 可以替代宕机的 Broker,也不会发生消息丢失。
3、消息阶段
消费阶段采用和生产阶段类似的确认机制来保证消息的可靠传递,客户端从 Broker 拉取消息后,执行用户的消费业务逻辑,成功后,才会给 Broker 发送消费确认响应。如果 Broker 没有收到消费确认响应,下次拉消息的时候还会返回同一条消息,确保消息不会在网络传输过程中丢失,也不会因为客户端在执行消费逻辑中出错导致丢失。
在编写消费代码时需要注意的是:不要在收到消息后就立即发送消费确认,而是应该在执行完所有消费业务逻辑之后,再发送消费确认。