消息中间件客户端消费控制实践

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背景

消息中间件是用来系统间通信、异步解耦、削峰填谷的重要手段，个人认为一个比较靠谱的Mq，应该具备以下特点

• 控制投递：消息消费失败，支持消息有节奏的重新投递

• 延迟消费：支持消息延迟消费，用来解决诸如消息乱序的场景

• 流控消费：消费支持流控，真正的支持削峰填谷

• 消费监控：消息消费的监控

目前考拉常用的消息中间件有rabbitMq和kafka，各自都有一些问题，不能完美胜任以上功能，因此本文试着探索并实践了一个消息控制的框架。

知己知彼

RabbitMq

先拿rabbitMq来说点事儿，这个mq的问题比较大，但是目前交易核心的消息都在rabbitMq上面。

对比原始需求

• 控制投递：消息消费失败后，消息会被服务端无节制投递，一但处理逻辑有bug，触发无限投递，瞬间服务器会被消息打爆。

• 延迟消费：乱序问题是mq共用的问题，rabbitMq并没有提供解决方案

• 流控消费：消息对象保存在mq实例内存中，因此rabbitMq本身不支持堆积太多消息。

• 消费监控：控制台数据简陋

Kafka

然后拿kafka做下对比，kafka性能、扩展性都优于rabbitMq，不过也不能完全满足我们的需求

对比原始需求

• 控制投递：kafka消费有offset的概念，通过消费者代码实现可以主动控制消费节奏。

• 延迟消费：kafka也没有提供结局方案

• 流控消费：kafka消息数据落在磁盘上，可以堆积比较多的消息，但是对于消费方怎么流控并没有提供方案。

• 消费监控：数据也比较简陋

设计思路

最理想情况，这些功能可以直接做在服务端上面，客户端不用做太多改造。不过，考虑现实情况，没办法直接去改kafka和rabbitMq源码，只能退而求其次去改造消息客户端，在消息客户端和消费者之间增加一个消息控制框架。

消息控制框架主要结构如下：

另外针对持久化到客户端的数据，还结合k-scheduler提供了一个消息重推模块，如下：

下面针对原始需求，看看消息控制框架都做了什么事情：

• 控制投递：消息控制层catch消费异常，rabbitMq的消息会直接持久化消息后续重推，kafka消息异常，重置offset，有节制的重推。

• 延迟消费：消息适配层提供延迟推送接口，需要业务方识别出消息乱序后，调用接口，接口会直接持久化乱序消息，在指定延迟时间后重新推送。

• 流控消费：对于rabbitMq消息，控制层提供单机流控接口，被流控的消息直接持久化到DB，等待后续重推。另外针对kafka消息，集成了nfc全局流控，框架识别流控错误码，有节制的重推消息。

• 消费监控：对接哨兵监控，所有消息消费、失败、流控等数据都会采集到哨兵

详细实现

RabbitMq消息的详细实现

rabbitMq和kafka都有各自特点，因此虽然整体框架的思路是一致的，但是一些细节处理还是略有不同，此处先拿rabbitMq的实现来作分析：

先上图

如图展示了一条rabbitMq消息是如何经过消息控制框架的，异常消息、延迟推送以及被流控的消息都会落库，然后等待重推。

被持久化的消息主要包含以下字段

• 应用名

• 业务名

• 协议名(kafka或者rabbitMq)

• 环境名(预发或者线上或者beta)

• 消息体

• 消息重推时间

• 当前重试次数(根据重试次数实现了一个退避算法，来计算下次重推时间)

• 消息状态

其中，为了表明一个消息和消费者之间的归属关系，提出了一个消费者分组的概念。

一个消费者分组包含应用名、业务名、协议名以及环境名，可以对应到唯一的消费者。

重推逻辑如下

重推任务依赖于外部驱动，可以是cron可以是k-schedule，动动手指配置一下就ok。

目前重推任务只支持单机重试，因此大批量的消息重推消费速度不能得到保证。

kafka消息的差异实现

kafka本身可以堆积消息，因此摒弃了流控落库的逻辑，直接重置offset，有节奏的重试。另外，集成了nfc的全局流控，kafka的消费者直接使用nfc全局流控。

此外，对于kafka异常消息的处理，框架也是利用offset来重试，没有落库。

监控示例

核心代码实现

核心类图

针对交易消息做了定制化处理，对于kafka交易消息对接方只需要继承实现AbstractTradeKafkaControlProcessor，对于rabbitMq类型交易消息继承实现AbstractTradeRabbitControlListener即可。

AbstractControlListener中核心的消息控制代码如下，AbstractTradeKafkaControlProcessor中有针对kafka的特点做改动，不再赘述。

     /**
     * 消息处理流程
     *
     * @param message
     * @param controlDTO
     */
    protected void processControlMessage(T message, ControlDTO controlDTO) {
        BizIdTypeBond bizIdTypeBond = buildBizIdTypeBond(message);
        MonitorNameSpace monitorNameSpace = buildMonitorNameSpace(bizIdTypeBond);        // 统计消息处理个数
        MonitorFactory.getMonitorService().onNewMessage(monitorNameSpace, 1, false);		// 是否流控
        boolean needRelease = false;        if (isOpenFlowControl()) {
            flowControlService.aquireResource();
            needRelease = true;
        }        // 执行业务逻辑
        try {
            onControlMessage(message, controlDTO);            if (controlDTO.getDelayPush() != null) {                // 延迟推送
                storeService.storeMessage(encodeStoreMessage(message, bizIdTypeBond), controlDTO.getDelayPush(),                        "delay push");
                MonitorFactory.getMonitorService().onStoreMessage4DelayPush(monitorNameSpace, 1, false);
                NotifyConstants.NOTIFY_LOG.warn("delay push messageDTO=", message);
            }
        } catch (Throwable t) {            // 异常控制
            String note = NotifyCommonUtil.buildCallStatck(t, 500);
            storeService.storeMessage(encodeStoreMessage(message, bizIdTypeBond), null, note);
            MonitorFactory.getMonitorService().onStoreMessage4Exception(monitorNameSpace, 1, false, note);
            NotifyConstants.NOTIFY_LOG.warn("process failed messageDTO=", message);            return;
        } finally {            if (needRelease) {
                flowControlService.releaseResoure();
            }
        }
    }

对接示例

xml配置

    <bean id="globalControlConfig"
          >
        <property name="applicationName" value="order"/>
        <property name="enviroment" value="${message.control.environment}"/>
        <property name="tableName" value="tb_mq_message_control"/>
        <property name="dataSource" ref="rdsDataSource"/>
    </bean>

 <!--交易事件变更监听器-->
    <bean id="tradeEventListener"
          >
        <property name="notifyControlConfig" ref="notifyControlConfigTrade"/>
    </bean>

    <bean id="notifyControlConfigTrade"
          >
        <property name="bizGroup" value="trade"/>
    </bean>

 <!-- 交易事件兜底重试任务 -->

<bean id="retryTaskEntry"/>

代码示例

rabbitMq

public class TradeEventListener extends AbstractTradeRabbitControlListener {

   @Resource
   private OrderComposeConfigHolder orderComposeConfigHolder;

   @Resource
   private TradeEventService tradeEventService;

   @Override
   protected boolean isOpenMessageControl() {
      return orderComposeConfigHolder.isOpenTradeMessageControl();
   }

   @Override
   protected int flowControlThreshold() {
      return orderComposeConfigHolder.tradeEventFlowControlThreshold();
   }

   @Override
   protected boolean isOpenFlowControl() {
      return orderComposeConfigHolder.isOpenFlowControl();
   }

   @Override
   public void onControlTradeEvent(TradeEvent tradeEvent, ControlDTO controlDTO) throws Exception {

        OrderComposeLogConstants.notifyLog.info("onTradeEvent,message=" + tradeEvent.toString());
      try {
         tradeEventService.processTradeEvent(tradeEvent);
      } catch (OrderComposeException e) {
         if (e.getErrorCode().equals(OrderComposeErrorEnum.TRADE_EVENT_WRONG_ORDER.intValue())) {
            OrderComposeLogConstants.notifyLog.warn("message wrong order,tradeEvent=" + tradeEvent.toString()
                  + ",delayPush=" + orderComposeConfigHolder.tradeEventWrongOrderDelayPushTime());
            // 乱序之后的延迟消费
            controlDTO.setDelayPush(orderComposeConfigHolder.tradeEventWrongOrderDelayPushTime());
         } else {
            OrderComposeLogConstants.notifyLog.warn("process failed,tradeEvent=" + tradeEvent.toString(), e);
            throw e;
         }
      } catch (Exception e) {
         OrderComposeLogConstants.notifyLog.warn("process failed,tradeEvent=" + tradeEvent.toString(), e);
         throw e;
      }
   }
}

kafka

/**
 * 订单创建订单占用库存消息处理
 */
public class OrderInvUnpayCloseEventProcessor extends AbstractTradeKafkaControlProcessor<UnpayCancelEvent> {

    @Resource
    private OrderInvModule orderInvModule;

    @Override
    @GlobalResource(resourceName = NfcResources.orderInvNotify)
    public void onControlMessage(UnpayCancelEvent unpayCancelEvent, ControlDTO controlDTO) throws Exception {
        OrderComposeLogConstants.notifyLog.info("OrderInvCreateEventProcessor,unpayCancelEvent=" + unpayCancelEvent);
        orderInvModule.processUnpayClose(unpayCancelEvent.getGorderId());
    }

}

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