RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

一、背景

MQ组件是系统架构里必不可少的一门利器,设计层面可以降低系统耦合度,高并发场景又可以起到削峰填谷的作用,从单体应用到集群部署方案,再到现在的微服务架构,MQ凭借其优秀的性能和高可靠性,得到了广泛的认可。
随着数据量增多,系统压力变大,开始出现这种现象:数据库已经更新了,但消息没发出来,或者消息先发了,但后来数据库更新失败了,结果研发童鞋各种数据修复,这种生产问题出现的概率不大,但让人很郁闷。这个其实就是数据库事务与MQ消息的一致性问题,简单来讲,数据库的事务跟普通MQ消息发送无法直接绑定与数据库事务绑定在一起,例如上面提及的两种问题场景:

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  1. 数据库事务提交后发送MQ消息;
  2. MQ消息先发,然后再提交数据库事务。

场景1的问题是数据库事务可能刚刚提交,服务器就宕机了,MQ消息没发出去,场景2的问题就是MQ消息发送出去了,但数据库事务提交失败,又没办法追加已经发出去的MQ消息,结果导致数据没更新,下游已经收到消息,最终事务出现不一致的情况。

二、事务消息的引出

我们以微服务架构的购物场景为例,参照一下RocketMQ官方的例子,用户A发起订单,支付100块钱操作完成后,能得到100积分,账户服务和会员服务是两个独立的微服务模块,有各自的数据库,按照上文提及的问题可能性,将会出现这些情况:

  • 如果先扣款,再发消息,可能钱刚扣完,宕机了,消息没发出去,结果积分没增加。
  • 如果先发消息,再扣款,可能积分增加了,但钱没扣掉,白送了100积分给人家。
  • 钱正常扣了,消息也发送成功了,但会员服务实例消费消息出现问题,结果积分没增加。

RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

由此引出的是数据库事务与MQ消息的事务一致性问题,rocketmq事务消息解决的问题:解决本地事务执行与消息发送的原子性问题。这里界限一定要明白,是确保MQ生产端正确无误地将消息发送出来,没有多发,也不会漏发。但至于发送后消费端有没有正常的消费掉(如上面提及的第三种情况,钱正常扣了,消息也发了,但下游消费出问题导致积分不对),这种异常场景将由MQ消息消费失败重试机制来保证,不在此次的讨论范围内。

常用的MQ组件针对此场景都有自己的实现方案,如ActiveMQ使用AMQP协议(二阶提交方式)保证消息正确发送,这里我们以RocketMQ为重点进行学习。

三、RocketMQ事务消息设计思路

根据CAP理论,RocketMQ事务消息通过异步确保方式,保证事务的最终一致性。设计流程上借鉴两阶段提交理论,流程图如下:

RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

  1. 应用模块遇到要发送事务消息的场景时,先发送prepare消息给MQ。
  2. prepare消息发送成功后,应用模块执行数据库事务(本地事务)。
  3. 根据数据库事务执行的结果,再返回Commit或Rollback给MQ。
  4. 如果是Commit,MQ把消息下发给Consumer端,如果是Rollback,直接删掉prepare消息。
  5. 第3步的执行结果如果没响应,或是超时的,启动定时任务回查事务状态(最多重试15次,超过了默认丢弃此消息),处理结果同第4步。
  6. MQ消费的成功机制由MQ自己保证。

四、RocketMQ事务消息实现流程

以RocketMQ 4.5.2版本为例,事务消息有专门的一个队列RMQ_SYS_TRANS_HALF_TOPIC,所有的prepare消息都先往这里放,当消息收到Commit请求后,就把消息再塞到真实的Topic队列里,供Consumer消费,同时向RMQ_SYS_TRANS_OP_HALF_TOPIC塞一条消息。简易流程图如下:

RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

上述流程中,请允许我这样划分模块职责:

  1. RocketMQ Client即我们工程中导入的依赖jar包,RocketMQ Broker端即部署的服务端,NameServer暂未体现。
  2. 应用模块成对出现,上游为事务消息生产端,下游为事务消息消费端(事务消息对消费端是透明的,与普通消息一致)。

应用模块的事务因为中断,或是其他的网络原因,导致无法立即响应的,RocketMQ当做UNKNOW处理,RocketMQ事务消息还提供了一个补救方案:定时查询事务消息的数据库事务状态

简易流程图如下:

RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

五、结束语

本篇简单介绍了事务消息的解决的场景和职责的界限,基本的设计思路和流程,在此借鉴学习了RocketMQ作者的图稿,然后挑了部分代码作简要的讲解,还是自己的刨坑过程,文章内有任何不正确或不详尽之处请留言指导,谢谢。

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