谈起消息队列，内心还是会有些波澜。
消息队列 ，缓存，分库分表是高并发解决方案三剑客，而消息队列是我最喜欢，也是思考最多的技术。
我想按照下面的四个阶段分享我与消息队列的故事，同时也是对我技术成长经历的回顾。
- 初识：ActiveMQ
- 进阶：Redis&RabbitMQ
- 升华：MetaQ
- 钟情：RocketMQ
1 初识ActiveMQ
1.1 异步&解耦
2011年初，我在一家互联网彩票公司做研发。
我负责的是用户中心系统，提供用户注册，查询，修改等基础功能。用户注册成功之后，需要给用户发送短信。
因为原来都是面向过程编程，我就把新增用户模块和发送短信模块都揉在一起了。
起初都还好，但问题慢慢的显现出来。
- 短信渠道不够稳定，发送短信会达到5秒左右，这样用户注册接口耗时很大，影响前端用户体验;
- 短信渠道接口发生变化，用户中心代码就必须修改了。但用户中心是核心系统。每次上线都必要谨小慎微。这种感觉很别扭，非核心功能影响到核心系统了。
第一个问题，我可以采取线程池的方法来做，主要是异步化 。但第二个问题却让我束手无措。
于是我向技术经理请教，他告诉我引入消息队列去解决这个问题。
- 将发送短信功能单独拆成独立的Job服务;
- 用户中心用户注册成功后，发送一条消息到消息队列，Job服务收到消息调用短信服务发送短信即可。
这时，我才明白: 消息队列最核心的功能就是异步 和解耦 。
1.2 调度中心
彩票系统的业务是比较复杂的。在彩票订单的生命周期里，经过创建，拆分子订单，出票，算奖等诸多环节。每一个环节都需要不同的服务处理，每个系统都有自己独立的表，业务功能也相对独立。假如每个应用都去修改订单主表的信息，那就会相当混乱了。
公司的架构师设计了调度中心 的服务，调度中心的职责是维护订单核心状态机，订单返奖流程，彩票核心数据生成。
调度中心通过消息队列 和出票网关，算奖服务等系统传递和交换信息。
这种设计在那个时候青涩的我的眼里，简直就是水滴vs人类舰队，降维打击。
随着我对业务理解的不断深入，我隐约觉得：“好的架构是简洁的，也是应该易于维护的”。
当彩票业务日均千万交易额的时候，调度中心的研发维护人员也只有两个人。调度中心的源码里业务逻辑，日志，代码规范都是极好的。
在我日后的程序人生里，我也会下意识模仿调度中心的编码方式，“不玩奇技淫巧，代码是给人阅读的”。
1.3 重启大法
随着彩票业务的爆炸增长，每天的消息量从30万激增到150~200万左右，一切看起来似乎很平稳。
某一天双色球投注截止，调度中心无法从消息队列中消费数据。消息总线处于只能发，不能收的状态下。整个技术团队都处于极度的焦虑状态，“要是出不了票，那可是几百万的损失呀，要是用户中了两个双色球？那可是千万呀”。大家急得像热锅上的蚂蚁。
这也是整个技术团队第一次遇到消费堆积的情况，大家都没有经验。
首先想到的是多部署几台调度中心服务，部署完成之后，调度中心消费了几千条消息后还是Hang住了。这时，架构师只能采用重启 的策略。你没有看错，就是重启大法。说起来真的很惭愧，但当时真的只能采用这种方式。
调度中心重启后，消费了一两万后又Hang住了。只能又重启一次。来来回回持续20多次，像挤牙膏一样。而且随着出票截止时间的临近，这种思想上的紧张和恐惧感更加强烈。终于，通过1小时的手工不断重启，消息终于消费完了。
我当时正好在读毕玄老师的《分布式java应用基础与实践》，猜想是不是线程阻塞了，于是我用Jstack命令查看堆栈情况。果然不出所料，线程都阻塞在提交数据的方法上。
我们马上和DBA沟通，发现oracle数据库执行了非常多的大事务，每次大的事务执行都需要30分钟以上，导致调度中心的调度出票线程阻塞了。
技术部后来采取了如下的方案规避堆积问题：
- 生产者发送消息的时候，将超大的消息拆分成多批次的消息，减少调度中心执行大事务的几率;
- 数据源配置参数，假如事务执行超过一定时长，自动抛异常，回滚。
1.4 复盘
Spring封装的ActiveMQ的API非常简洁易用，使用过程中真的非常舒服。
受限于当时彩票技术团队的技术水平和视野，我们在使用ActiveMQ中遇到了一些问题。
高吞吐下，堆积到一定消息量易Hang住
技术团队发现在吞吐量特别高的场景下，假如消息堆积越大，ActiveMQ有较小几率会Hang住的。
出票网关的消息量特别大，有的消息并不需要马上消费，但是为了规避消息队列Hang住的问题，出票网关消费数据的时候，先将消息先持久化到本地磁盘，生成本地XML文件，然后异步定时执行消息。通过这种方式，我们大幅度提升了出票网关的消费速度，基本杜绝了出票网关队列的堆积。
但这种方式感觉也挺怪的，消费消息的时候，还要本地再存储一份数据，消息存储在本地，假如磁盘坏了，也有丢消息的风险。
高可用机制待完善
我们采用的master/slave部署模式，一主一从，服务器配置是4核8G 。
这种部署方式可以同时运行两个ActiveMQ， 只允许一个slave连接到Master上面，也就是说只能有2台MQ做集群，这两个服务之间有一个数据备份通道，利用这个通道Master向Slave单向地数据备份。这个方案在实际生产线上不方便， 因为当Master挂了之后， Slave并不能自动地接收Client发来的请来，需要手动干预，且要停止Slave再重启Master才能恢复负载集群。
还有一些很诡异丢消息的事件，生产者发送消息成功，但master控制台查询不到，但slave控制台竟然能查询到该消息。
但消费者没有办法消费slave上的消息，还得通过人工介入的方式去处理。
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2 进阶Redis&RabbitMQ
2014年，我在艺龙网从事红包系统和优惠券系统优化相关工作。
2.1 Redis可以做消息队列吗
酒店优惠券计算服务使用的是初代流式计算框架Storm 。Storm这里就不详细介绍，可以参看下面的逻辑图：
这里我们的Storm集群的水源头（数据源）是redis集群，使用list 数据结构实现了消息队列的push/pop功能。
流式计算的整体流程：
- 酒店信息服务发送酒店信息到Redis集群A/B;
- Storm的spout组件从Redis集群A/B获取数据, 获取成功后，发送tuple消息给Bolt组件;
- Bolt组件收到消息后，通过运营配置的规则对数据进行清洗;
- 最后Storm把处理好的数据发送到Redis集群C;
- 入库服务从Redis集群C获取数据,存储数据到数据库;
- 搜索团队扫描数据库表，生成索引。
storm说明
这套流式计算服务每天处理千万条数据，处理得还算顺利。但方案在团队内部还是有不同声音:
- storm的拓扑升级时候，或者优惠券服务重启的时候，偶尔出现丢消息的情况。但消息的丢失，对业务来讲没有那么敏感，而且我们也提供了手工刷新的功能，也在业务的容忍范围内;
- 团队需要经常关注Redis的缓存使用量，担心Redis队列堆积, 导致out of memory;
- 架构师认为搜索团队直接扫描数据库不够解耦，建议将Redis集群C替换成Kafka，搜索团队从kafka直接消费消息，生成索引;
我认为使用Redis做消息队列应该满足如下条件：
- 容忍小概率消息丢失，通过定时任务/手工触发达到最终一致的业务场景;
- 消息堆积概率低，有相关的报警监控;
- 消费者的消费模型要足够简单。
2.2 RabbitMQ是管子不是池子
RabbitMQ是用erlang 语言编写的。RabbitMQ满足了我的两点需求：
- 高可用机制。艺龙内部是使用的镜像高可用模式，而且这种模式在艺龙已经使用了较长时间了，稳定性也得到了一定的验证。
- 我负责的红包系统里，RabbitMQ每天的吞吐也在百万条消息左右，消息的发送和消费都还挺完美。
优惠券服务原使用SqlServer ，由于数据量太大，技术团队决定使用分库分表的策略，使用公司自主研发的分布式数据库DDA。
因为是第一次使用分布式数据库，为了测试DDA的稳定性，我们模拟发送1000万条消息到RabbitMQ，然后优惠券重构服务消费消息后，按照用户编号hash到不同的mysql库。
RabbitMQ集群模式是镜像高可用，3台服务器，每台配置是4核8G 。
我们以每小时300万条消息的速度发送消息，最开始1个小时生产者和消费者表现都很好，但由于消费者的速度跟不上生产者的速度，导致消息队列有积压情况产生。第三个小时，消息队列已堆积了500多万条消息了， 生产者发送消息的速度由最开始的2毫秒激增到500毫秒左右。RabbitMQ的控制台已血溅当场，标红报警。
这是一次无意中的测试，从测试的情况来看，RabbitMQ很优秀，但RabbitMQ对消息堆积的支持并不好，当大量消息积压的时候，会导致 RabbitMQ 的性能急剧下降 。
有的朋友对我讲：“RabbitMQ明明是管子，你非得把他当池子？”
随着整个互联网数据量的激增, 很多业务场景下是允许适当堆积的，只要保证消费者可以平稳消费，整个业务没有大的波动即可。
我心里面越来越相信：消息队列既可以做管子 ，也可以当做池子 。
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3 升华MetaQ
Metamorphosis的起源是我从对linkedin的开源MQ–现在转移到apache的kafka的学习开始的，这是一个设计很独特的MQ系统，它采用pull机制，而 不是一般MQ的push模型，它大量利用了zookeeper做服务发现和offset存储，它的设计理念我非常欣赏并赞同，强烈建议你阅读一下它的设计文档，总体上说metamorphosis的设计跟它是完全一致的。--- MetaQ的作者庄晓丹
3.1 惊艳消费者模型
2015年，我主要从事神州专车订单研发工作。
MetaQ满足了我对于消息队列的幻想：“分布式，高吞吐，高堆积”。
MetaQ支持两种消费模型：集群消费 和广播消费 ，因为以前使用过的消费者模型都是用队列模型，当我第一次接触到这种发布订阅模型的时候还是被惊艳到了。
集群消费
订单创建成功后，发送一条消息给MetaQ。这条消息可以被派单服务消费，也可以被BI服务消费。
广播消费
派单服务在讲订单指派给司机的时候，会给司机发送一个推送消息。推送就是用广播消费的模式实现的。
大体流程是:
- 司机端推送服务是一个TCP服务，启动后，采用的是广播模式消费MetaQ的PushTopic;
- 司机端会定时发送TCP请求到推送服务，鉴权成功后，推送服务会保存司机编号和channel的引用；
- 派单服务发送推送消息到MetaQ；
- 推送服务的每一台机器都会收到该消息，然后判断内存中是否存在该司机的channel引用，若存在，则推送消息。
这是非常经典的广播消费的案例。我曾经研读京麦TCP网关的设计，它的推送也是采用类似的方式。
3.2 激进的消峰
2015年是打车大战硝烟弥漫的一年。
对神州专车来讲，随着订单量的不断增长，欣喜的同时，性能的压力与日俱增。早晚高峰期，用户打车的时候，经常点击下单经常无响应。在系统层面来看，专车api网关发现大规模超时，订单服务的性能急剧下降。数据库层面压力更大，高峰期一条记录插入竟然需要8秒的时间。
整个技术团队需要尽快提升专车系统的性能，此前已经按照模块领域做了数据库的拆分。但系统的瓶颈依然很明显。
我们设计了现在看来有点激进的方案：
- 设计订单缓存。缓存方案大家要有兴趣，我们可以以后再聊，里面有很多可以详聊的点;
- 在订单的载客生命周期里，订单的修改操作先修改缓存，然后发送消息到MetaQ，订单落盘服务消费消息，并判断订单信息是否正常（比如有无乱序)，若订单数据无误，则存储到数据库中。
这里有两个细节：
- 消费者消费的时候需要顺序消费，实现的方式是按照订单号路由到不同的partition，同一个订单号的消息，每次都发到同一个partition;
- 一个守护任务，定时轮询当前正在进行的订单，当缓存与数据不一致时候，修复数据，并发送报警。
这次优化大大提升订单服务的整体性能，也为后来订单服务库分库分表以及异构打下了坚实的基础，根据我们的统计数据，基本没有发生过缓存和数据库最后不一致的场景。但这种方案对缓存高可用有较高的要求，还是有点小激进吧。
3.3 消息SDK封装
做过基础架构的同学可能都有经验：“三方组件会封装一层”，神州架构团队也是将metaq-client封装了一层。
在我的思维里面，封装一层可以减少研发人员使用第三方组件的心智投入，统一技术栈，也就如此了。
直到发生一次意外，我的思维升级了。那是一天下午，整个专车服务崩溃较长时间。技术团队发现："专车使用zookeeper做服务发现。zk集群的leader机器挂掉了，一直在选主。"
临时解决后，我们发现MetaQ和服务发现都使用同一套zk集群，而且consumer的offset提交，以及负载均衡都会对zk集群进行大量的写操作。
为了减少MetaQ对zk集群的影响，我们的目标是：“MetaQ使用独立的zk集群”。
- 需要部署新的zk集群；
- MetaQ的zk数据需要同步到新的集群；
- 保证切换到新的集群，应用服务基本无感知。
我很好奇向架构部同学请教，他说新的集群已经部署好了，但需要同步zk数据到新的集群。他在客户端里添加了双写 的操作。也就是说：我们除了会写原有的zk集群一份数据，同时也会在新的zk集群写一份。过了几周后，MetaQ使用独立的zk集群这个任务已经完成了。
这一次的经历带给我很大的感慨：“还可以这么玩？” ，也让我思考着：三方组件封装没有想像中那么简单。
我们可以看下快手 消息的SDK封装策略：
- 对外只提供最基本的 API，所有访问必须经过SDK提供的接口。简洁的 API 就像冰山的一个角，除了对外的简单接口，下面所有的东西都可以升级更换，而不会破坏兼容性 ;
- 业务开发起来也很简单，只要需要提供 Topic（全局唯一）和 Group 就可以生产和消费，不用提供环境、NameServer 地址等。SDK 内部会根据 Topic 解析出集群 NameServer 的地址，然后连接相应的集群。生产环境和测试环境环境会解析出不同的地址，从而实现了隔离；
- 上图分为 3 层，第二层是通用的，第三层才对应具体的 MQ 实现，因此，理论上可以更换为其它消息中间件，而客户端程序不需要修改；
- SDK 内部集成了热变更机制，可以在不重启 Client 的情况下做动态配置，比如下发路由策略（更换集群 NameServer 的地址，或者连接到别的集群去），Client 的线程数、超时时间等。通过 Maven 强制更新机制，可以保证业务使用的 SDK 基本上是最新的。
3.4 重构MetaQ , 自成体系
我有一个习惯 : "经常找运维，DBA，架构师了解当前系统是否有什么问题，以及他们解决问题的思路。这样，我就有另外一个视角来审视公司的系统运行情况"。
MetaQ也有他的缺点。
- MetaQ的基层通讯框架是gecko，MetaQ偶尔会出现rpc无响应，应用假死的情况，不太好定位问题；
- MetaQ的运维能力薄弱，只有简单的Dashboard界面，无法实现自动化主题申请，消息追踪等功能。
有一天，我发现测试环境的一台消费者服务器启动后，不断报链接异常的问题，而且cpu占用很高。我用netstat命令马上查一下，发现已经创建了几百个链接。出于好奇心，我打开了源码，发现网络通讯框架gecko已经被替换成了netty。我们马上和架构部的同学联系。
我这才明白：他们已经开始重构MetaQ了。我从来没有想过重构一个开源软件，因为距离我太远了。或者那个时候，我觉得自己的能力还达不到。
后来，神州自研的消息队列自成体系了，已经在生产环境运行的挺好。
时至今天，我还是很欣赏神州架构团队。他们自研了消息队列，DataLink（数据异构中间件），分库分表中间件等。他们愿意去创新，有勇气去做一个更好的技术产品。
我从他们身上学到很多。
也许在看到他们重构MetaQ的那一刻，我的心里埋下了种子。
