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  • RocketMQ:(5) 消息过滤机制

      RocketMQ支持表达式过滤与类过滤两种模式,其中表达式又分为TAG和SQL92。类过滤模式允许提交一个过滤类到FilterServer,消息消费者从FilterServer拉取消息,消息经过FilterServer时会执行过滤逻辑。

    基于表达式的消息过滤

      消息发送者在消息发送时如果设置了消息的tags属性,存储在消息属性中,先存储在CommitLog文件中,然后转发到消息消费队列,消息消费队列会用8个字节存储消息tag的hashcode,之所以不直接存储tag字符串,是因为将ConumeQueue设计为定长结构,加快消息消费的加载性能。
      RocketMQ基于表达式的消息过滤是在订阅时做过滤。在Broker端拉取消息时,遍历ConsumeQueue,只对比消息tag的hashcode,如果匹配则返回,否则忽略该消息。Consume在收到消息后,同样需要先对消息进行过滤,只是此时比较的是消息tag的值而不再是hashcode

    Step1:消费者订阅消息主题与消息过滤表达式。构建订阅信息subscriptionData并加入到RebalanceImpl进行消息队列负载。
      subscriptionData的核心属性:
      1)String SUB_ALL:过滤模式,默认为全匹配。
      2)boolean classFilterMode:是否是类过滤模式,默认为false。
      3)String topic:消息主题名称。
      4)String subString:消息过滤表达式,多个用双竖线隔开,例如“TAGA||TAGB”。
      5)Set<String> tagsSet:消息过滤tag集合,消费端过滤时进行消息过滤的依据。
      6)Set<String> codeSet:消息过滤tag hashcode集合。
      7)String expressionType:过滤类型,TAG或SQL92。
    Step2:根据订阅消息构建消息拉取标记。根据主题、消息过滤表达式构建订阅消息实体。构建消息过滤对象。
    Step3:根据偏移量拉取消息后,首先根据ConsumeQueue条目进行消息过滤,如果不匹配则直接跳过该条消息,继续拉取下一条消息。
    Step4:如果消息根据ConsumeQueue条目通过过滤,则需要从CommitLog文件中加载整个消息体,然后根据属性进行过滤。基于TAG模式,根据ConsumeQueue进行消息过滤时只对比tag的hashcode,所以基于TAG模式消息过滤,还需要在消息消费端对消息tag进行精确匹配。

      从消息拉取流程知道,消息拉取线程PullMessageService默认会使用异步方式从服务器拉取消息,如果消息过滤模式为TAG模式,并且订阅TAG集合不为空,则对消息的tag进行判断,如果集合中包含消息的TAG则返回给消费者消费,否则跳过。

     

    消息过滤FilterServer

    ClassFilter运行机制

      基于类模式过滤是指在 Broker 端运行1个或多个消息过滤服务器(FilterServer), RocketMQ 允许消息消费者自定义消息过滤实现类并将其代码上传到 FilterServer 上,消息消费者向 FilterServer 拉取消息,FilterServer将消息消费者的拉取命令转发到 Broker,然后对返回的消息执行消息过滤逻辑,最终将消息返回给消费端。

    1)Broker 进程所在的服务器会启动多个 FilterServer 进程。
    2)消费者在订阅消息主题时会上传一个自定义的消息过滤实现类,FilterServer 加载并实例化。
    3)消息消费者(Consume)向 FilterServer 发送消息拉取请求,FilterServer 接收到消息消费者消息拉取请求后,FilterServer 将消息拉取请求转发给 Broker,Broker 返回消息后在 FilterServer 端执行消息过滤逻辑,然后返回符合订阅信息的消息给消息消费者进行消费。

    FilterServer 注册

      FilterServer在启动时会创建一个定时调度任务,每隔10s向Broker注册自己。
      Step1:FilterServer从配置文件中获取Broker地址,然后将FilterServer所在机器的IP与监听端口发送到Broker服务器。
      Step2:FilterServer与Broker通过心跳维持FilterServer在Broker端的注册,同样在Broker每隔10s扫描一下该注册表,如果30s内未收到FilterServer的注册信息,将关闭Broker与FilterServer的连接。Broker为了避免Broker端FilterServer的异常退出导致FilterServer进程越来越少,同样提供一个定时任务每30s检测一下当前存活的FilterServer进程个数。
      经过上面的步骤,Broker上已经保存了FilterServer的信息。那么NameServer中关于Broker的filterServer信息是如何从消息服务器(Broker)传输到NameServer的呢?Broker通过与所有NameServer的心跳包向NameServer注册Broker上存储的FilterServer列表,指引消息消费者正确从FilterServer上拉取消息。Brokers每30s向所有NameServer发送心跳包,心跳包中包含了集群名称、Broker名称、Broker地址、BrokerId、haServer地址、topic配置、过滤服务器列表等。

    类过滤模式订阅机制

      RocketMQ 通过DefaultMQPushConsumerimpl#subscribe方法来实现基于类模式的消息过滤,其参数分别代表消费组订阅的消息主题、类过滤全路径名、类过滤源代码字符串 。
      Step1:构建订阅信息,然后将该订阅信息添加到 Rebalancelmpl 中,其主要目标是Rebalancelmpl会对订阅信息表中的主题进行消息队列的负载,创建消息拉取任务,以便PullMessageService 线程拉取消息 。
      Step2:定时将消息端订阅信息中的类过滤模式的过滤类源码上传到 FilterServer。
      Step3:根据订阅的主题获取该主题的路由信息,如果该主题路由信息中的FilterServer缓存表不为空,则需要将过滤类发送到FilterServer上
      Step4:遍历主题路由表中的 fiIterServerTable,向缓存中所有的 FilterServer 上传消息过滤代码 。
      Step5:FilterServer 端处理 FilterClass上传并将其源码编译的实现为FilterClassManager 。
      Step6:根据消息消费组与主题名称构建 filterClasTable 缓存 key,从缓存表中尝试获取过滤类型信息FilterClasslnfo。如果缓存表中不包含 FilterClasslnfo 则表示第一次注册,设置 registerNew 为true;如果 FilterClasslnfo不为空,说明该消息消费组不是第一次注册。如果服务端开启允许消息消费者上传FilterClass,比较两个的 classCRC,如果不相同,说明FilterClass 的源码发生了变化,设置 registerNew 为 true 。
      Step7:如果是第一次注册,则创建 FilterClasslnfo,如果 FilterServer 允许消息消费者上传过滤类源码,则使用 JDK 提供的方法将源代码编译并加装,然后创建其实例,并强制类型转换为 MessageFilter,也就是自定义的消息过滤类必须实现 MessageFilter 接口 。
      上述整个过程就完成了消息消费端向 FilterServer 上传过滤类的过程,但如果FilterServer 不允许消息消费者上传 FilterC!ass ,则 filterServerTable 中存在的过滤类信息只包含className、classCRC、消息过滤类 MessageFilter 属性都为空,也就是说会忽略消息消费者上传的过滤类源代码,那过滤类的源码从哪获取呢?FilterServer 会开启一个定时任务,每隔1分钟从远程服务器下载过滤类源码,再将其编译与实例化。

    消息拉取

      RocketMQ 消息的过滤发生在消息消费的时候,PullMessageService 线程默认从Broker上拉取消息,执行相关的过滤逻辑。
      Step1:在FilterServer过滤模式下,在消息拉取时,如果发现消息过滤模式为classFilter,将拉取消息服务器地址由原来的Broker地址转换成该Broker服务器所对应的FilterServer。
      Step2:获取该消息主题的路由信息,从路由信息中获取 Broker 对应的FilterServer列表,如果不为空则随机从FilterServer列表中选择一个FilterServer,发送拉取消息请求至相应的FilterServer上,FilterServer将拉取请求转发给Broker,然后对返回的消息执行消息过滤逻辑,在过滤服务器将消息过滤后再返回给消息消费者

    类过滤模式相比TAG模式过滤的优势

    1 )基于TAG模式消息过滤,由于在消息服务端进行消息过滤是匹配消息TAG的hashcode,导致服务端过滤并不十分准确,从服务端返回的消息最终并不一定是消息消费者订阅的消息,造成网络带宽的浪费,而基于类模式的消息过滤所有的过滤操作全部在FilterServer端进行。
    2 )由于FilterServer 与 Broker 运行在同一台 机器上,消息的传输是通过本地回环通信,不会浪费Broker端的网络资源 。

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