【RocketMQ】消息的发送

RocketMQ是通过DefaultMQProducer进行消息发送的，它实现了MQProducer接口，MQProducer接口中定义了消息发送的方法，方法主要分为三大类：

1. send同步进行消息发送，向Broker发送消息之后等待响应结果；
2. send异步进行消息发送，向Broker发送消息之后立刻返回，当消息发送成功/失败之后触发回调函数；
3. sendOneway单向发送，也是异步消息发送，向Broker发送消息之后立刻返回，但是没有回调函数；

public interface MQProducer extends MQAdmin {

    // 同步发送消息
    SendResult send(final Message msg) throws MQClientException, RemotingException, MQBrokerException,
        InterruptedException;
        
    // 异步发送消息，SendCallback为回调函数
    void send(final Message msg, final SendCallback sendCallback) throws MQClientException,
        RemotingException, InterruptedException;
    
    // 异步发送消息，没有回调函数
    void sendOneway(final Message msg) throws MQClientException, RemotingException,
        InterruptedException;
}

接下来以同步发送为例，看下生产者发送消息的过程。

生产者发送消息

Topic主题

一般会为同一业务类型设定一个Topic，将不同的业务类型的数据放到不同的Topic中管理，不过主题只是一个逻辑概念，并不是实际的消息容器。

主题内部由多个消息队列（MessageQueue）组成，消息队列是消息存储的实际容器，消息队列与Kafka的分区（Partition）类似。

获取主题的发布信息（TopicPublishInfo）

Broker在启动时会向NameServer发送注册信息并定时向NameServer发送心跳包，Broker向NameServer注册信息中包括了该Broker的IP、Name以及Topic的配置信息，
生产者和消费者默认每30s从NameServer更新一次路由信息，可以知道消息所在的Topic分布在哪些Broker上。

生产者有一个主题路由信息表topicPublishInfoTable，缓存从NameServer拉取到的路由信息，它是ConcurrentMap类型的，KEY为topic主题名称, value为该Topic的发布信息，是TopicPublishInfo类型。

当生产者向Broker发送消息之前，首先需要知道消息所属的Topic的路由信息，有了Topic的路由信息才能知道Topic分布在哪个Broker上，生产者往哪个Broker上发，而topicPublishInfoTable中记录了每个主题的相关信息，可以从topicPublishInfoTable中查找Topic的路由信息。

如果从topicPublishInfoTable中查找成功，就可以继续后续的步骤，如果查找失败，此时生产者需要从NameServer中查询该Topic的路由信息：

• 如果查询成功，会判断路由信息是否发生了变化，如果发生变化，生产者会更新本地缓存的该Topic的路由信息；
• 如果依旧未查询到，它会有一个默认的主题，会使用这个默认的主题进行消息发送；

选取消息队列

前面知道，一个Topic一般由多个消息队列组成，所以主题的发布信息数据TopicPublishInfo获取到之后，需要从中选取一个消息队列，然后获取此消息队列所属的Broker，与Broker通信将消息投递到对应的消息队列中。

未启用故障延迟机制

在每个Topic内部，设置了一个计数器sendWhichQueue用于轮询从消息队列集合中选取队列。

在未启用故障延迟机制的时候，如果上一次选择的BrokerName为空，也就是首次发送消息时，处理逻辑如下：

1. 对计数器增一；
2. 根据计数器的值对消息队列列表的长度取余得到下标值pos，从队列列表中获取pos位置的元素，以此达到轮询从消息队列列表中选择消息队列的目的；
3. 返回第2步中获取到的消息队列；
4. 在调用获取消息队列的地方，会记录本次选择消息队列所在的BrokerName;

如果上一次选择的BrokerName不为空，表示上次发送消息时就发送给了此Broker，此时的处理逻辑与上面的不同点在第3步，通过从队列列表中获取pos位置的元素之后，并没有直接把选取到的消息队列返回，而是再增加一个判断，判断当前选取到的Broker是否与上次选择的Broker名称一致，如果一致会继续循环，轮询选择下一个消息队列，如果不一致则直接返回：

1. 对计数器增一；
2. 根据计数器的值对消息队列列表的长度取余得到下标值pos，从队列列表中获取pos位置的元素；
3. 对第2步获取到的消息队列进行判断：
   • 如果本次选取到的队列与上次发送消息的Broker一致，回到第1步继续选择下一个队列，如果一直未选出满足要求的消息队列，则不作判断，使用上面的方式轮询选择一个队列返回；
   • 如果本次选取到的队列与上次发送消息的Broker不一致，返回当前的队列；
4. 在调用获取消息队列的地方，会记录本次选择消息队列所在的BrokerName;

总结

在未启用故障延迟机制时，从该消息所属的Topic下的所有消息队列集合中，轮询选择消息队列进行发送，如果上一次选择了某个Broker发送消息，本次将不会再选择这个Broker，当然如果最后仍未找到满足要求的消息队列，将会跳过这个判断，直接从队列中轮询获取消息队列返回。

开启故障延迟机制

在生产者进行发送消息的时候，无论消息是否发送成功与否都会记录向每个Broker的发送消息的条目信息FaultItem，有一个失败条目表faultItemTable，faultItemTable记录了每个Broker对应的失败条目FaultItem，FaultItem中主要有以下信息：

• name：Broker的名称；
• currentLatency：延迟时间，可以理解为是本次向该Broker发送消息耗时时间：发送消息结束时间 - 消息发送开始时间；
• startTimestamp：规避故障时间，一般为当前时间 + 不可用的持续时间，不可用的持续时间有两种情况，分别为30000ms或者使用currentLatency延迟时间（也就是上次发送消息所用的时间），一般在出现异常的时候，会将不可用的持续时间设置为30000ms，消息正常发送的时候使用currentLatency延迟时间。

设置规避故障时间主要是为了在某个时间段内规避某个Broker，假设向某个Broker发送失败/或者向此Broker发生消息的耗时比较长，生产者认为此Broker可能暂时处于异常状态/或者该时间段内此Broker的性能不高，在下次发送消息时尽量规避这个Broker，避免向此Broker上投递消息。

每次消息发送之后会更新该Broker的失败条目的处理逻辑如下：

1. 根据Broker名称从faultItemTable获取对应的FaultItem对象；
2. 如果上一步获取为空，说明之前没有记录过该Broker的信息，需要新建对应FaultItem对象，此时需要设置name、currentLatency延迟时间、startTimestamp规避故障时间；
3. 如果第1步中获取到该Broker对应的FaultItem对象，直接更新里面的currentLatency延迟时间、startTimestamp规避故障时间即可；

接下来看如何使用FaultItem中记录的信息，来实现故障规避。

使用故障规避，需要启用故障延迟机制，此时从队列集合中选择消息队列的处理逻辑如下：

1. 对计数器增一；

2. 根据计数器的值对消息队列列表的长度取余得到下标值pos，从队列列表中获取pos位置的元素，依旧轮询从消息队列列表中选择消息队列，这两步与未开启故障时逻辑一致；

3. 选择出消息队列之后，会获取该队列所在的Broker名称，上面说到，生产者每次与Broker通信发送消息时，会记录消息发发送情况，此时可以根据Broker的名称，从失败条目表faultItemTable中获取该Broker的FaultItem，用来判断当前选择的消息队列是否可用，FaultItem中有一个规避故障时间，来看两种情况：

   • 情况一：上次向此Broker发送消息失败，那么这个时间的值为发送消息失败时的时间 + 30000ms，判断当前时间有没有超过故障规避设置的时间，如果超过了当前选择的消息队列可用，那么就会返回当前选择的这个消息队列，如果未超过表示该Broker暂时不可用所以不能使用当前选择的消息队列，需要回到第1步继续选择下一个队列；
   • 情况二：上次向此Broker发送消息成功，那么这个时间的值为发送消息失败时的时间 + 上次发送消息的耗时时间，判断当前时间有没有超过故障规避设置的时间，这个依赖于上次发送消息的耗时时间的长短，如果耗时比较长，可能还未超过规避时间，本次就不能选择向此Broker发送消息同样需要回到第1步选择下一个队列，如果耗时比较短，可能现在已经过了规避时间，那么就可以选择当前的消息队列返回；

4. 如果进行到这一步，以上步骤没有选择到可用的消息队列，此时需要通过以下方式再次选择消息队列：
   （1）遍历faultItemTable失败条目表，将每一个Broker对应的FaultItem加入一个LinkedList链表；
   （2）对链表进行排序，FaultItem实现Comparable就是为了在这里进行排序，值小的排在链表前面，值的大小判断规则如下：

   • 对比是否有超过规避时间的Broker（调用isAvailable可以判断），如果有表示值比较小，会排在前面，之后被优先选择，如果所有的Broker都为超过规避时间，进入下一个对比条件；
   • 对比currentLatency的值，值越小排序的时候越靠前，也就是尽量选择发送消息耗时短的那个Broker，如果值相等进入下一个对比条件；
   • 对比startTimestamp的值，同样值越小排序的时候越靠前，尽量选择规避时间较短的那个Broker；

   （3）经过以上的规则进行排序后，会根据链表的总大小，计算一个中间值：

   • 如果half值小于等于0，取链表中的第一个元素；
   • 如果half值大于0，从前half个元素中轮询选择元素；

   （4）在链表中越靠前的元素，表示发送消息的延迟越低，在选择时优先级就越高，如果half值小于等于0的时候，取链表中的第一个元素，half值大于0的时候，处于链表前half个的Broker，延迟都是相对较低的，此时轮询从前haft个Broker中选择一个Broker，总之经过这么多处理就是为了选择一个延迟相对较低的Broker；

   （5）获取上一步选取到的那个Broker，获取Broker可写的队列数量：

   • 如果数量小于0表示该Broker不可用，需要移除然后进入下一步；
   • 如果数量大于0，表示该Broker可用，然后重新轮询从消息队列列表中选取一个队列，将本次选取到的消息队列所属的Broker设置为第（4）步中选取到的那个Broker，也就是将这个消息队列及Topic重置到新的Broker中（认为原本所属的Broker不可用，需要设置一个新的Broker），然后返回当前选取的消息队列；

5. 如果经过第4步依旧未选出可用的消息队列，那么就跳过故障延迟机制，直接从该Topic的所有队列中轮询选择一个返回；

总结
故障延迟机制指的是在发送消息时记录每个Broker的耗时时间，如果某个Broker发生故障，但是生产者还未感知（NameServer 30s检测一次心跳，有可能Broker已经发生故障但未到检测时间，所以会有一定的延迟），用耗时时间做为一个故障规避时间（也可以是30000ms），此时消息会发送失败，在重试或者下次选择消息队列的时候，如果在规避时间内，可以避免再次选择到此Broker，以此达到故障规避的目的。
如果某个Topic所在的所有Broker都处于不可用状态，此时尽量选择延迟时间最短、规避时间最短（排序后的失败条目中靠前的元素）的Broker作为此次发送消息消息的Broker。

对应的相关源码可参考：

【RocketMQ】【源码】MQ消息发送

参考

RocketMQ官方文档