Rocketmq之消息队列分配策略算法实现的源码分析

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Rocketmq之消息队列分配策略算法实现的源码分析

本文中包含下面的内容

• 平均分配策略(默认)(AllocateMessageQueueAveragely)
• 环形分配策略(AllocateMessageQueueAveragelyByCircle)
• 手动配置分配策略(AllocateMessageQueueByConfig)
• 机房分配策略(AllocateMessageQueueByMachineRoom)
• 一致性哈希分配策略(AllocateMessageQueueConsistentHash)

一、平均分配策略(AllocateMessageQueueAveragely)

下面是Rocketmq中 AllocateMessageQueueAveragely 的源码

public List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll,List<String> cidAll) {
        //省略参数校验、当前消费者id是否存在的校验
        //走到下面的代码, 说明参数校验通过
        int index = cidAll.indexOf(currentCID);
        int mod = mqAll.size() % cidAll.size();
        int averageSize =
            mqAll.size() <= cidAll.size() ? 1 : (mod > 0 && index < mod ? mqAll.size() / cidAll.size()
                + 1 : mqAll.size() / cidAll.size());
        int startIndex = (mod > 0 && index < mod) ? index * averageSize : index * averageSize + mod;
        int range = Math.min(averageSize, mqAll.size() - startIndex);
        for (int i = 0; i < range; i++) {
            result.add(mqAll.get((startIndex + i) % mqAll.size()));
        }
        return result;
    }

对代码分析如下:

• 第4行, 计算当前消费者在消费者集合(List<String> cidAll)中下标的位置(index)
• 第5行, 计算当前消息队列(Message Queue)中的消息是否能被消费者集合(cidAll)平均消费掉
• 第6-8行, 计算当前消费者消费的平均数量
  
  • mqAll.size() <= cidAll.size() ? 1 如果消费者的数量 >= 消息的数量, 当前消费者消耗的消息数量为1
  • mod > 0 && index < mod ? mqAll.size() / cidAll.size() + 1 : mqAll.size() / cidAll.size() 如果消息不能被消费者平均消费掉, 且当前消费者在消费者集合中的下标(index) < 平均消费后的余数mod , 则当前消费者消费的数量为 mqAll.size() / cidAll.size() + 1 , 否则是 mqAll.size() / cidAll.size()
• 第9行，计算当前消费者开始消费消息的下标
  
  • 如果消息不能被平均消费掉, 且当前消费者在消费者集合中的下标 < 平均消费后的余数mod , 则消息开始的下标为index * averageSize , 否则为index * averageSize + mod
    第10行, 根据Math.min()计算消费者最终需要消费的数量
• 第11 - 14 行, 从startIndex开始的下标位置，加载数量为range的消息到result集合中，最后返回这个result

二、环形分配策略(AllocateMessageQueueAveragelyByCircle)

下面是Rocketmq中 AllocateMessageQueueAveragelyByCircle的源码

public List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll, List<String> cidAll) {
        //省略参数校验、当前消费者id是否存在的校验
        //走到下面的代码, 说明参数校验通过
        int index = cidAll.indexOf(currentCID);
        for (int i = index; i < mqAll.size(); i++) {
            if (i % cidAll.size() == index) {
                result.add(mqAll.get(i));
            }
        }
        return result;
    }

对代码分析如下:

• 第2-3行省略了参数校验、当前消费者是否存在的部分代码
• 第4行, 计算当前消费者在消费者集合(List<String>)中的下标(index)
• 第5-10行，遍历消息的下标, 对下标取模(mod), 如果与index相等, 则存储到result集合中，最后返回该集合 。

针对知识点一、二可以通过下面的图示进行进一步了解

图1、普通消费和环形消费比较

再举个例子:
    假设有三个消费者、八个消息, 对普通分配方式和环形分配方式，分别如下:

• 普通消费方式

Message Queue	ConsumerId
消息队列[0]	Consumer[0]
消息队列[1]	Consumer[0]
消息队列[2]	Consumer[0]
消息队列[3]	Consumer[1]
消息队列[4]	Consumer[1]
消息队列[5]	Consumer[1]
消息队列[6]	Consumer[2]
消息队列[7]	Consumer[2]

- 环形消费方式

Message Queue	ConsumerId
消息队列[0]	Consumer[0]
消息队列[1]	Consumer[1]
消息队列[2]	Consumer[2]
消息队列[3]	Consumer[0]
消息队列[4]	Consumer[1]
消息队列[5]	Consumer[2]
消息队列[6]	Consumer[0]
消息队列[7]	Consumer[1]

三、手动配置策略(AllocateMessageQueueByConfig)

下面是手动配置的代码

public class AllocateMessageQueueByConfig implements AllocateMessageQueueStrategy {
    private List<MessageQueue> messageQueueList;

    @Override
    public List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll,
        List<String> cidAll) {
        return this.messageQueueList;
    }

    @Override
    public String getName() {
        return "CONFIG";
    }

    public List<MessageQueue> getMessageQueueList() {
        return messageQueueList;
    }

    public void setMessageQueueList(List<MessageQueue> messageQueueList) {
        this.messageQueueList = messageQueueList;
    }
}

代码分析：
    进行分配的核心方法是allocate(), 从代码中可以看出分配的方式是从配置文件中获取相关的信息, 这中方式自己用的比较少，暂时忽略，后面有研究会进行相关内容更新。

四、机房分配策略(AllocateMessageQueueByMachineRoom)

下面是机房分配策略的代码

public List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll,
        List<String> cidAll) {
        List<MessageQueue> result = new ArrayList<MessageQueue>();
        int currentIndex = cidAll.indexOf(currentCID);
        if (currentIndex < 0) {
            return result;
        }
        List<MessageQueue> premqAll = new ArrayList<MessageQueue>();
        for (MessageQueue mq : mqAll) {
            String[] temp = mq.getBrokerName().split("@");
            if (temp.length == 2 && consumeridcs.contains(temp[0])) {
                premqAll.add(mq);
            }
        }

        int mod = premqAll.size() / cidAll.size();
        int rem = premqAll.size() % cidAll.size();
        int startIndex = mod * currentIndex;
        int endIndex = startIndex + mod;
        for (int i = startIndex; i < endIndex; i++) {
            result.add(mqAll.get(i));
        }
        if (rem > currentIndex) {
            result.add(premqAll.get(currentIndex + mod * cidAll.size()));
        }
        return result;
    }

• 第4-7行, 计算当前消费者在消费者集合中的下标(index), 如果下标 < 0 , 则直接返回
• 第8-14行, 根据brokerName解析出所有有效机房信息(其实是有效mq), 用Set集合去重, 结果存储在premqAll中
• 第16行, 计算消息整除的平均结果mod
• 第17行, 计算消息是否能够被平均消费rem,(即消息平均消费后还剩多少消息(remaing))
• 第18行, 计算当前消费者开始消费的下标(startIndex)
• 第19行, 计算当前消费者结束消费的下标(endIndex)
• 第20-26行, 将消息的消费分为两部分, 第一部分 – (cidAllSize * mod) , 第二部分 – (premqAll - cidAllSize * mod) ; 从第一部分中查询startIndex ~ endIndex之间所有的消息, 从第二部分中查询 currentIndex + mod * cidAll.size() , 最后返回查询的结果result

可以通过下面的例子进一步了解,假设有三个消费者, 八个消息队列

Message Queue	Consumer
消息队列[0]	Consumer[0]
消息队列[1]	Consumer[0]
消息队列[2]	Consumer[1]
消息队列[3]	Consumer[1]
消息队列[4]	Consumer[2]
消息队列[5]	Consumer[2]
消息队列[6]	Consumer[0]
消息队列[7]	Consumer[1]

五、一致性哈希分配策略(AllocateMessageQueueConsistentHash)

下面是一致性哈希算法的代码

public List<MessageQueue> allocate(String consumerGroup, String currentCID, List<MessageQueue> mqAll, List<String> cidAll) {
        //省略参数校验、当前消费者id是否存在的校验
        //走到下面的代码, 说明参数校验通过
        Collection<ClientNode> cidNodes = new ArrayList<ClientNode>();
        for (String cid : cidAll) {
            cidNodes.add(new ClientNode(cid));
        }

        final ConsistentHashRouter<ClientNode> router; //for building hash ring
        if (customHashFunction != null) {
            router = new ConsistentHashRouter<ClientNode>(cidNodes, virtualNodeCnt, customHashFunction);
        } else {
            router = new ConsistentHashRouter<ClientNode>(cidNodes, virtualNodeCnt);
        }

        List<MessageQueue> results = new ArrayList<MessageQueue>();
        for (MessageQueue mq : mqAll) {
            ClientNode clientNode = router.routeNode(mq.toString());
            if (clientNode != null && currentCID.equals(clientNode.getKey())) {
                results.add(mq);
            }
        }

        return results;

    }

关于一致性哈希算法的讲解，可以通过下面的连接进行了解
https://blog.csdn.net/xianghonglee/article/details/25718099
https://blog.csdn.net/sparkliang/article/details/5279393
https://akshatm.svbtle.com/consistent-hash-rings-theory-and-implementation
https://github.com/gholt/ring/blob/master/BASIC_HASH_RING.md

代码分析：
    目前对一致性哈希的了解还是停留在表明上，暂时不进行分析，后面有深入了解再填充这部分内容