RocketMQ生產者為什么需要負載均衡？

在RocketMQ中，隊列是消息發送的基本單位。每個Topic下可能存在多個隊列，因此一個生產者實例可以向不同的隊列發送消息。當生產者發送消息時，如果不能均衡的將消息發送到不同的隊列，那么會導致隊列里的消息分布不均衡，這樣最終會導致消息性能下降，因此生產者負載均衡機制也是非常重要的。

RocketMQ生產者原理分析

既然生產者負載均衡如此重要，我們看下是如何實現的。

我們通常使用如下方法發送消息：

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

RocketMQ發送消息的核心邏輯在DefaultMQProducerImpl類sendDefaultImpl。

在發送消息流程利里面有一行非常關鍵的邏輯，selectOneMessageQueue,看方法名稱就可以知道其含義，選擇一個消息隊列。

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現的。

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

public MessageQueue selectOneMessageQueue(final String lastBrokerName) {
        //生產者第一次發消息
        if (lastBrokerName == null) {
            return selectOneMessageQueue();
        } else {
            //非第一次，重試發消息的情況，
            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broker的隊列
                if (!mq.getBrokerName().equals(lastBrokerName)) {
                    return mq;
                }
            }
            return selectOneMessageQueue();
        }
    }
第一次發消息選擇隊列核心邏輯在 org.apache.rocketmq.client.impl.producer.TopicPublishInfo#selectOneMessageQueue()


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


public MessageQueue selectOneMessageQueue() {
        //獲取一個基礎索引，每次自增1 這個全局存在TopicPublishInfo 每一個topic
        int index = this.sendWhichQueue.getAndIncrement();
        // 基礎索引和 消息寫隊列大小 進行取模 用來實現輪訓的算法
        int pos = Math.abs(index) % this.messageQueueList.size();
        if (pos < 0)
            pos = 0;
            
        return this.messageQueueList.get(pos);
    }

哈哈，這里就是生產者負載均衡輪詢機制的核心邏輯了，使用到了ThreadLocal技術，sendWhichQueue為每個生產者線程維護一個自己的下標索引。

基礎索引計算器，使用ThreadLocal技術針對不同的生產者線程第一次隨機，后面遞增，可以更加負載均衡。

public class ThreadLocalIndex {
    //關鍵技術
    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
            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，有沒有覺得這個實現非常巧妙了。不同的生產者線程都擁有自己的索引因子，分配隊列更加均衡。

總結

本文分析了RocketMQ生產者底層的實現，設計地方有巧妙之處，值得我們學習，上面是發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載均衡策略。

編輯：黃飛