上兩篇帖子主要說了一下nsq的拓撲結構，如何進行故障處理和橫向擴展,保證了客戶端和服務端的長連接，連接保持了，就要傳輸數據了，nsq如何保證消息被訂閱者消費，如何保證消息不丟失，就是今天要闡述的內容。
nsq topic、channel、和消費我客戶端的結構如上圖，一個topic下有多個channel每個channel可以被多個客戶端訂閱。
消息處理的大概流程:當一個消息被nsq接收后，傳給相應的topic,topic把消息傳遞給所有的channel ,channel根據算法選擇一個訂閱客戶端，把消息發送給客戶端進行處理。
看上去這個流程是沒有問題的，我們來思考幾個問題
- 網絡傳輸的不確定性，比如超時；客戶端處理消息時崩潰等，消息如何重傳；
- 如何標識消息被客戶端成功處理完畢；
- 消息的持久化，
nsq服務端重新啟動時消息不丟失；
服務端對發送中的消息處理邏輯
之前的帖子說過客戶端和服務端進行連接后，會啟動一個gorouting來發送信息給客戶端
go p.messagePump(client, messagePumpStartedChan)
然后會監聽客戶端發過來的命令client.Reader.ReadSlice('\n')
服務端會定時檢查client端的連接狀態，讀取客戶端發過來的各種命令，發送心跳等。每一個連接最終的目的就是監聽channel的消息，發送給客戶端進行消費。
當有消息發送給訂閱客戶端的時候，當然選擇哪個client也是有無則的，這個以后講，
func (p *protocolV2) messagePump(client *clientV2, startedChan chan bool) {
// ...
for {
// ...
case b := <-backendMsgChan:
if sampleRate > 0 && rand.Int31n(100) > sampleRate {
continue
}
msg, err := decodeMessage(b)
if err != nil {
p.ctx.nsqd.logf(LOG_ERROR, "failed to decode message - %s", err)
continue
}
msg.Attempts++
subChannel.StartInFlightTimeout(msg, client.ID, msgTimeout)
client.SendingMessage()
err = p.SendMessage(client, msg)
if err != nil {
goto exit
}
flushed = false
case msg := <-memoryMsgChan:
if sampleRate > 0 && rand.Int31n(100) > sampleRate {
continue
}
msg.Attempts++
subChannel.StartInFlightTimeout(msg, client.ID, msgTimeout)
client.SendingMessage()
err = p.SendMessage(client, msg)
if err != nil {
goto exit
}
flushed = false
case <-client.ExitChan:
goto exit
}
}
// ...
}
看一下這個方法調用subChannel.StartInFlightTimeout(msg, client.ID, msgTimeout)，在發送給客戶端之前，把這個消息設置為在飛翔中，
// pushInFlightMessage atomically adds a message to the in-flight dictionary
func (c *Channel) pushInFlightMessage(msg *Message) error {
c.inFlightMutex.Lock()
_, ok := c.inFlightMessages[msg.ID]
if ok {
c.inFlightMutex.Unlock()
return errors.New("ID already in flight")
}
c.inFlightMessages[msg.ID] = msg
c.inFlightMutex.Unlock()
return nil
}
然后發送給客戶端進行處理。
在發送中的數據，存在的各種不確定性，nsq的處理方式是：對發送給客戶端信息設置為在飛翔中，如果在如果處理成功就把這個消息從飛翔中的狀態中去掉，如果在規定的時間內沒有收到客戶端的反饋，則認為這個消息超時，然后重新歸隊，兩次進行處理。所以無論是哪種特殊情況，nsq統一認為消息為超時。
服務端處理超時消息
nsq對超時消息的處理，借鑒了redis的過期算法，但也不太一樣redis的更復雜一些，因為redis是單線程的，還要處理占用cpu時間等等，nsq因為gorouting的存在要很簡單很多。
簡單來說，就是在nsq啟動的時候啟動協程去處理channel的過期數據
func (n *NSQD) Main() error {
// ...
// 啟動協程去處理channel的過期數據
n.waitGroup.Wrap(n.queueScanLoop)
n.waitGroup.Wrap(n.lookupLoop)
if n.getOpts().StatsdAddress != "" {
n.waitGroup.Wrap(n.statsdLoop)
}
err := <-exitCh
return err
}
當然不是每一個channel啟動一個協程來處理過期數據，而是有一些規定，我們看一下一些默認值，然后再展開講算法
return &Options{
// ...
HTTPClientConnectTimeout: 2 * time.Second,
HTTPClientRequestTimeout: 5 * time.Second,
// 內存最大隊列數
MemQueueSize: 10000,
MaxBytesPerFile: 100 * 1024 * 1024,
SyncEvery: 2500,
SyncTimeout: 2 * time.Second,
// 掃描channel的時間間隔
QueueScanInterval: 100 * time.Millisecond,
// 刷新掃描的時間間隔
QueueScanRefreshInterval: 5 * time.Second,
QueueScanSelectionCount: 20,
// 最大的掃描池數量
QueueScanWorkerPoolMax: 4,
// 標識百分比
QueueScanDirtyPercent: 0.25,
// 消息超時
MsgTimeout: 60 * time.Second,
MaxMsgTimeout: 15 * time.Minute,
MaxMsgSize: 1024 * 1024,
MaxBodySize: 5 * 1024 * 1024,
MaxReqTimeout: 1 * time.Hour,
ClientTimeout: 60 * time.Second,
// ...
}
這些參數都可以在啟動nsq的時候根據自己需要來指定，我們主要說一下這幾個：
QueueScanWorkerPoolMax就是最大協程數，默認是4，這個數是掃描所有channel的最大協程數，當然channel的數量小於這個參數的話，就調整協程的數量，以最小的為准，比如channel的數量為2個，而默認的是4個，那就調掃描的數量為2個QueueScanSelectionCount每次掃描最大的channel數量，默認是20，如果channel的數量小於這個值，則以channel的數量為准。QueueScanDirtyPercent標識臟數據channel的百分比，默認為0.25，eg:channel數量為10,則一次最多掃描10個，查看每個channel是否有過期的數據，如果有，則標記為這個channel是有臟數據的，如果有臟數據的channel的數量 占這次掃描的10個channel的比例超過這個百分比,則直接再次進行掃描一次，而不用等到下一次時間點。QueueScanInterval掃描channel的時間間隔，默認的是每100毫秒掃描一次。QueueScanRefreshInterval刷新掃描的時間間隔 目前的處理方式是調整channel的協程數量。
這也就是nsq處理過期數據的算法，總結一下就是，使用協程定時去掃描隨機的channel里是否有過期數據。
func (n *NSQD) queueScanLoop() {
workCh := make(chan *Channel, n.getOpts().QueueScanSelectionCount)
responseCh := make(chan bool, n.getOpts().QueueScanSelectionCount)
closeCh := make(chan int)
workTicker := time.NewTicker(n.getOpts().QueueScanInterval)
refreshTicker := time.NewTicker(n.getOpts().QueueScanRefreshInterval)
channels := n.channels()
n.resizePool(len(channels), workCh, responseCh, closeCh)
for {
select {
case <-workTicker.C:
if len(channels) == 0 {
continue
}
case <-refreshTicker.C:
channels = n.channels()
n.resizePool(len(channels), workCh, responseCh, closeCh)
continue
case <-n.exitChan:
goto exit
}
num := n.getOpts().QueueScanSelectionCount
if num > len(channels) {
num = len(channels)
}
loop:
// 隨機channel
for _, i := range util.UniqRands(num, len(channels)) {
workCh <- channels[i]
}
numDirty := 0
for i := 0; i < num; i++ {
if <-responseCh {
numDirty++
}
}
if float64(numDirty)/float64(num) > n.getOpts().QueueScanDirtyPercent {
goto loop
}
}
exit:
n.logf(LOG_INFO, "QUEUESCAN: closing")
close(closeCh)
workTicker.Stop()
refreshTicker.Stop()
}
在掃描channel的時候，如果發現有過期數據后，會重新放回到隊列，進行重發操作。
func (c *Channel) processInFlightQueue(t int64) bool {
// ...
for {
c.inFlightMutex.Lock()
msg, _ := c.inFlightPQ.PeekAndShift(t)
c.inFlightMutex.Unlock()
if msg == nil {
goto exit
}
dirty = true
_, err := c.popInFlightMessage(msg.clientID, msg.ID)
if err != nil {
goto exit
}
atomic.AddUint64(&c.timeoutCount, 1)
c.RLock()
client, ok := c.clients[msg.clientID]
c.RUnlock()
if ok {
client.TimedOutMessage()
}
//重新放回隊列進行消費處理。
c.put(msg)
}
exit:
return dirty
}
客戶端對消息的處理和響應
之前的帖子中的例子中有說過，客戶端要消費消息，需要實現接口
type Handler interface {
HandleMessage(message *Message) error
}
在服務端發送消息給客戶端后，如果在處理業務邏輯時，如果發生錯誤則給服務器發送Requeue命令告訴服務器，重新發送消息進處理。如果處理成功，則發送Finish命令
func (r *Consumer) handlerLoop(handler Handler) {
r.log(LogLevelDebug, "starting Handler")
for {
message, ok := <-r.incomingMessages
if !ok {
goto exit
}
if r.shouldFailMessage(message, handler) {
message.Finish()
continue
}
err := handler.HandleMessage(message)
if err != nil {
r.log(LogLevelError, "Handler returned error (%s) for msg %s", err, message.ID)
if !message.IsAutoResponseDisabled() {
message.Requeue(-1)
}
continue
}
if !message.IsAutoResponseDisabled() {
message.Finish()
}
}
exit:
r.log(LogLevelDebug, "stopping Handler")
if atomic.AddInt32(&r.runningHandlers, -1) == 0 {
r.exit()
}
}
服務端收到命令后，對飛翔中的消息進行處理，如果成功則去掉，如果是Requeue則執行歸隊和重發操作，或者進行defer隊列處理。
消息的持久化
默認的情況下，只有內存隊列不足時MemQueueSize:10000時，才會把數據保存到文件內進行持久到硬盤。
select {
case c.memoryMsgChan <- m:
default:
b := bufferPoolGet()
err := writeMessageToBackend(b, m, c.backend)
bufferPoolPut(b)
c.ctx.nsqd.SetHealth(err)
if err != nil {
c.ctx.nsqd.logf(LOG_ERROR, "CHANNEL(%s): failed to write message to backend - %s",
c.name, err)
return err
}
}
return nil
如果將 --mem-queue-size 設置為 0，所有的消息將會存儲到磁盤。我們不用擔心消息會丟失，nsq 內部機制保證在程序關閉時將隊列中的數據持久化到硬盤，重啟后就會恢復。
nsq自己開發了一個庫go-diskqueue來持久會消息到內存。這個庫的代碼量不多，理解起來也不難,代碼邏輯我想下一篇再講。
看一下保存在硬盤后的樣子：
