如何保证Mq消息不丢失

mq: rabbitmq, rocketmq, kafka

文章目录

1.RocketMQ

RocketMQ是如何最大限度的保证消息不丢失

1. 生产阶段：消息在 Producer 发送端创建出来，经过网络传输发送到 Broker 存储端。
2. 存储阶段：消息在 Broker 端存储，如果是主备或者多副本，消息会在这个阶段被复制到其他的节点或者副本上。
3. 消费阶段：Consumer 消费端从 Broker存储端拉取消息，经过网络传输发送到 Consumer 消费端上，并通过重试来最大限度的保证消息的消费。

Producer:

1. 默认情况下，可以通过同步的方式阻塞式的发送，check SendStatus，状态是OK，表示消息一定成功的投递到了Broker，状态超时或者失败，则会触发默认的2次重试。此方法的发送结果，可能Broker存储成功了，也可能没成功
2. 采取事务消息的投递方式，并不能保证消息100%投递成功到了Broker，但是如果消息发送Ack失败的话，此消息会存储在CommitLog当中，但是对ConsumerQueue是不可见的。可以在日志中查看到这条异常的消息，严格意义上来讲，也并没有完全丢失
3. RocketMQ支持 日志的索引，如果一条消息发送之后超时，也可以通过查询日志的API，来check是否在Broker存储成功

Broker

1. 消息支持持久化到Commitlog里面，即使宕机后重启，未消费的消息也是可以加载出来的
2. Broker自身支持同步刷盘、异步刷盘的策略，可以保证接收到的消息一定存储在本地的内存中
3. Broker集群支持 1主N从的策略，支持同步复制和异步复制的方式，同步复制可以保证即使Master 磁盘崩溃，消息仍然不会丢失

cunmser

1. Consumer自身维护一个持久化的offset（对应MessageQueue里面的min offset），标记已经成功消费或者已经成功发回到broker的消息下标
2. 如果Consumer消费失败，那么它会把这个消息发回给Broker，发回成功后，再更新自己的offset
3. 如果Consumer消费失败，发回给broker时，broker挂掉了，那么Consumer会定时重试这个操作
4. 如果Consumer和broker一起挂了，消息也不会丢失，因为consumer 里面的offset是定时持久化的，重启之后，继续拉取offset之前的

2.Kafka

1. Producer：生产者，负责创建消息，然后投递到 Kafka 集群中，投递时需要指定消息所属的 Topic，同时确定好发往哪个 Partition。
2. Consumer：消费者，会根据它所订阅的 Topic 以及所属的消费组，决定从哪些 Partition 中拉取消息。
3. Broker：消息服务器，可水平扩展，负责分区管理、消息的持久化、故障自动转移等。
4. Zookeeper：负责集群的元数据管理等功能，比如集群中有哪些 broker 节点以及 Topic，每个 Topic 又有哪些 Partition 等。

2.1 消息传递语义剖析

• at least once: Producer 向 Broker 发送数据后，会进行 commit，如果 commit 成功，由于 Replica 副本机制的存在，则意味着消息不会丢失，但是 Producer 发送数据给 Broker 后，遇到网络问题而造成通信中断，那么 Producer 就无法准确判断该消息是否已经被提交（commit），这就可能造成 at least once 语义。
• at most once: 从 Consumer 角度来剖析, 我们知道 Offset 是由 Consumer 自己来维护的, 如果 Consumer 收到消息后更新 Offset， 这时 Consumer 异常 crash 掉， 那么新的 Consumer 接管后再次重启消费，就会造成 at most once 语义（消息会丢，但不重复）。
• 如果 Consumer 消费消息完成后, 再更新 Offset， 如果这时 Consumer crash 掉，那么新的 Consumer 接管后重新用这个 Offset 拉取消息， 这时就会造成 at least once 语义（消息不丢，但被多次重复处理）。
• exactly once: 0.11.0.0 版本之后， Producer 支持幂等传递选项，保证重新发送不会导致消息在日志出现重复。Broker 为 Producer 分配了一个ID，并通过每条消息的序列号进行去重。

默认 Kafka 提供 「at least once」语义的消息传递，允许用户通过在处理消息之前保存 Offset 的方式提供 「at most once」 语义。如果我们可以自己实现消费幂等，理想情况下这个系统的消息传递就是严格的「exactly once」, 也就是保证不丢失、且只会被精确的处理一次，但是这样是很难做到的。

2.2 Producer 端丢失场景剖析

导致 Producer 端消息没有发送成功有以下原因：

• 网络原因：由于网络抖动导致数据根本就没发送到 Broker 端。
• 数据原因：消息体太大超出 Broker 承受范围而导致 Broker 拒收消息。

解决问题:

1.request.required.acks:

• acks = 0：由于发送后就自认为发送成功，这时如果发生网络抖动， Producer 端并不会校验 ACK 自然也就丢了，且无法重试。
• acks = 1：消息发送 Leader Parition 接收成功就表示发送成功，这时只要 Leader Partition 不 Crash 掉，就可以保证 Leader Partition 不丢数据，但是如果 Leader Partition 异常 Crash 掉了， Follower Partition 还未同步完数据且没有 ACK，这时就会丢数据。
• acks = -1 或者 all： 消息发送需要等待 ISR 中 Leader Partition 和 所有的 Follower Partition 都确认收到消息才算发送成功, 可靠性最高, 但也不能保证不丢数据,比如当 ISR 中只剩下 Leader Partition 了, 这样就变成 acks = 1 的情况了。生成者消息确认机制

2.弃用调用发后即焚的方式，使用带回调通知函数的方法进行发送消息: Producer.send(msg, callback)

生产者消息同步投递

3.重试次数 retries: Producer 端发送消息的重试次数, 设置为大于0的数

4.重试时间 retry.backoff.ms: 推荐设置为300ms。

2.3 Broker 端丢失场景剖析

Kafka Broker 集群接收到数据后会将数据进行持久化存储到磁盘: 同步刷盘和异步刷盘

kafka 通过「多 Partition （分区）多 Replica（副本）机制」已经可以

最大限度

的保证数据不丢失，如果数据已经写入 PageCache 中但是还没来得及刷写到磁盘，此时如果所在 Broker 突然宕机挂掉或者停电，极端情况还是会造成数据丢失。

多分区多副本:设置参数:
unclean.leader.election.enable：false
replication.factor >=3
min.insync.replicas > 1
replication.factor = min.insync.replicas +1

2.4 Consumer 端丢失场景剖析

拉取数据、业务逻辑处理、提交消费 Offset 位移信息。

enable.auto.commit = false, 采用手动提交位移的方式。设置为手动提交不断去尝试

对于消费消息重复的情况，业务自己保证幂等性, 保证只成功消费一次即可。

3.如何保证RabbitMQ全链路数据100%不丢失

3.1 生产端可靠性投递

• 事务消息机制：事务消息机制由于会严重降低性能，使用confirm消息确认机制
• confirm消息确认机制: 生产端投递的消息一旦投递到RabbitMQ后，RabbitMQ就会发送一个确认消息给生产端，让生产端知道我已经收到消息了，否则这条消息就可能已经丢失了，需要生产端重新发送消息了。

channel.confirmSelect();// 开启发送方确认模式

然后异步监听确认和未确认的消息：

channel.addConfirmListener(newConfirmListener(){//消息正确到达broker@OverridepublicvoidhandleAck(long deliveryTag,boolean multiple)throwsIOException{System.out.println("已收到消息");//做一些其他处理}//RabbitMQ因为自身内部错误导致消息丢失，就会发送一条nack消息@OverridepublicvoidhandleNack(long deliveryTag,boolean multiple)throwsIOException{System.out.println("未确认消息，标识："+ deliveryTag);//做一些其他处理，比如消息重发等}});

这样就可以让生产端感知到消息是否投递到RabbitMQ中了

• 消息持久化

message消息到达RabbitMQ后先是到exchange交换机中，然后路由给queue队列，最后发送给消费端。

所有需要给exchange、queue和message都进行持久化：

//第三个参数true表示这个exchange持久化
channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME,"direct",true);//第二个参数true表示这个queue持久化
channel.queueDeclare(QUEUE_NAME,true,false,false,null);//第三个参数MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN表示这条消息持久化
channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME,ROUTING_KEY,MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN, message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));

如果RabbitMQ收到消息后挂了，重启后会自行恢复消息。

• 消息入库

消息保存到数据库中

status=0: 表示生产端将消息发送给了RabbitMQ但还没收到确认。
status=1: 表示RabbitMQ已收到消息。
生产端这边开一个定时器，定时检索消息表，将status=0并且超过固定时间后还没收到确认的消息取出重发（第二种情况下这里会造成消息重复，消费者端要做幂等性）。

3.2 消费端消息不丢失

1. 在RabbitMQ将消息发出后，消费端还没接收到消息之前，发生网络故障，消费端与RabbitMQ断开连接，此时消息会丢失；
2. 在RabbitMQ将消息发出后，消费端还没接收到消息之前，消费端挂了，此时消息会丢失；
3. 消费端正确接收到消息，但在处理消息的过程中发生异常或宕机了，消息也会丢失。

自动ack机制改为手动ack机制。

DeliverCallback deliverCallback =(consumerTag, delivery)->{try{//接收到消息，做处理//手动确认
        channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(),false);}catch(Exception e){//出错处理，这里可以让消息重回队列重新发送或直接丢弃消息}};//第二个参数autoAck设为false表示关闭自动确认机制，需手动确认
channel.basicConsume(QUEUE_NAME,false, deliverCallback, consumerTag ->{});

autoAck参数置为false， 那么RabbitMQ服务端的队列分为两部分: 1.等待投递给消费端的消息 2.已经投递给消费端。如果RabbitMQ一直没有收到消费端的确认信号, RabbitMQ会安排该消息重新进入队列（放在队列头部）等待投递给下一个消费者。