面試題
如何保證消息隊(duì)列的高可用择懂？
面試官心理分析
如果有人問(wèn)到你 MQ 的知識(shí)约啊，高可用是必問(wèn)的邑遏。上一講提到，MQ 會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)可用性降低恰矩。所以只要你用了 MQ记盒，接下來(lái)問(wèn)的一些要點(diǎn)肯定就是圍繞著 MQ 的那些缺點(diǎn)怎么來(lái)解決了。
要是你傻乎乎的就干用了一個(gè) MQ外傅，各種問(wèn)題從來(lái)沒(méi)考慮過(guò)纪吮，那你就杯具了，面試官對(duì)你的感覺(jué)就是萎胰，只會(huì)簡(jiǎn)單使用一些技術(shù)碾盟，沒(méi)任何思考，馬上對(duì)你的印象就不太好了技竟。這樣的同學(xué)招進(jìn)來(lái)要是做個(gè) 20k 薪資以內(nèi)的普通小弟還湊合冰肴，要是做薪資 20k+ 的高工，那就慘了榔组，讓你設(shè)計(jì)個(gè)系統(tǒng)熙尉，里面肯定一堆坑，出了事故公司受損失搓扯，團(tuán)隊(duì)一起背鍋检痰。
面試題剖析
這個(gè)問(wèn)題這么問(wèn)是很好的，因?yàn)椴荒軉?wèn)你 Kafka 的高可用性怎么保證锨推？ActiveMQ 的高可用性怎么保證铅歼？一個(gè)面試官要是這么問(wèn)就顯得很沒(méi)水平，人家可能用的就是 RabbitMQ爱态，沒(méi)用過(guò) Kafka谭贪，你上來(lái)問(wèn)人家 Kafka 干什么境钟？這不是擺明了刁難人么锦担。
所以有水平的面試官，問(wèn)的是 MQ 的高可用性怎么保證慨削？這樣就是你用過(guò)哪個(gè) MQ洞渔，你就說(shuō)說(shuō)你對(duì)那個(gè) MQ 的高可用性的理解套媚。
RabbitMQ 的高可用性
RabbitMQ 是比較有代表性的，因?yàn)槭?strong>基于主從（非分布式）做高可用性的磁椒，我們就以 RabbitMQ 為例子講解第一種 MQ 的高可用性怎么實(shí)現(xiàn)堤瘤。
RabbitMQ 有三種模式：?jiǎn)螜C(jī)模式、普通集群模式浆熔、鏡像集群模式本辐。
單機(jī)模式
單機(jī)模式，就是 Demo 級(jí)別的医增，一般就是你本地啟動(dòng)了玩玩兒的??慎皱，沒(méi)人生產(chǎn)用單機(jī)模式。
普通集群模式（無(wú)高可用性）
普通集群模式叶骨，意思就是在多臺(tái)機(jī)器上啟動(dòng)多個(gè) RabbitMQ 實(shí)例茫多，每個(gè)機(jī)器啟動(dòng)一個(gè)。你創(chuàng)建的 queue忽刽，只會(huì)放在一個(gè) RabbitMQ 實(shí)例上天揖，但是每個(gè)實(shí)例都同步 queue 的元數(shù)據(jù)（元數(shù)據(jù)可以認(rèn)為是 queue 的一些配置信息，通過(guò)元數(shù)據(jù)跪帝，可以找到 queue 所在實(shí)例）今膊。你消費(fèi)的時(shí)候，實(shí)際上如果連接到了另外一個(gè)實(shí)例歉甚，那么那個(gè)實(shí)例會(huì)從 queue 所在實(shí)例上拉取數(shù)據(jù)過(guò)來(lái)万细。
這種方式確實(shí)很麻煩，也不怎么好纸泄，沒(méi)做到所謂的分布式赖钞，就是個(gè)普通集群。因?yàn)檫@導(dǎo)致你要么消費(fèi)者每次隨機(jī)連接一個(gè)實(shí)例然后拉取數(shù)據(jù)聘裁，要么固定連接那個(gè) queue 所在實(shí)例消費(fèi)數(shù)據(jù)雪营，前者有數(shù)據(jù)拉取的開(kāi)銷(xiāo)，后者導(dǎo)致單實(shí)例性能瓶頸衡便。
而且如果那個(gè)放 queue 的實(shí)例宕機(jī)了献起，會(huì)導(dǎo)致接下來(lái)其他實(shí)例就無(wú)法從那個(gè)實(shí)例拉取，如果你開(kāi)啟了消息持久化镣陕，讓 RabbitMQ 落地存儲(chǔ)消息的話谴餐，消息不一定會(huì)丟，得等這個(gè)實(shí)例恢復(fù)了呆抑，然后才可以繼續(xù)從這個(gè) queue 拉取數(shù)據(jù)岂嗓。
所以這個(gè)事兒就比較尷尬了，這就沒(méi)有什么所謂的高可用性鹊碍，這方案主要是提高吞吐量的厌殉，就是說(shuō)讓集群中多個(gè)節(jié)點(diǎn)來(lái)服務(wù)某個(gè) queue 的讀寫(xiě)操作食绿。
鏡像集群模式（高可用性）
這種模式，才是所謂的 RabbitMQ 的高可用模式公罕。跟普通集群模式不一樣的是器紧，在鏡像集群模式下，你創(chuàng)建的 queue楼眷，無(wú)論元數(shù)據(jù)還是 queue 里的消息都會(huì)存在于多個(gè)實(shí)例上铲汪，就是說(shuō)，每個(gè) RabbitMQ 節(jié)點(diǎn)都有這個(gè) queue 的一個(gè)完整鏡像罐柳，包含 queue 的全部數(shù)據(jù)的意思桥状。然后每次你寫(xiě)消息到 queue 的時(shí)候，都會(huì)自動(dòng)把消息同步到多個(gè)實(shí)例的 queue 上硝清。
那么如何開(kāi)啟這個(gè)鏡像集群模式呢辅斟？其實(shí)很簡(jiǎn)單，RabbitMQ 有很好的管理控制臺(tái)芦拿，就是在后臺(tái)新增一個(gè)策略士飒，這個(gè)策略是鏡像集群模式的策略，指定的時(shí)候是可以要求數(shù)據(jù)同步到所有節(jié)點(diǎn)的蔗崎，也可以要求同步到指定數(shù)量的節(jié)點(diǎn)酵幕，再次創(chuàng)建 queue 的時(shí)候，應(yīng)用這個(gè)策略缓苛，就會(huì)自動(dòng)將數(shù)據(jù)同步到其他的節(jié)點(diǎn)上去了芳撒。
這樣的話，好處在于未桥，你任何一個(gè)機(jī)器宕機(jī)了笔刹，沒(méi)事兒，其它機(jī)器（節(jié)點(diǎn)）還包含了這個(gè) queue 的完整數(shù)據(jù)冬耿，別的 consumer 都可以到其它節(jié)點(diǎn)上去消費(fèi)數(shù)據(jù)舌菜。壞處在于，第一亦镶，這個(gè)性能開(kāi)銷(xiāo)也太大了吧日月，消息需要同步到所有機(jī)器上，導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)帶寬壓力和消耗很重缤骨！第二爱咬，這么玩兒，不是分布式的绊起，就沒(méi)有擴(kuò)展性可言了精拟，如果某個(gè) queue 負(fù)載很重，你加機(jī)器，新增的機(jī)器也包含了這個(gè) queue 的所有數(shù)據(jù)串前，并沒(méi)有辦法線性擴(kuò)展你的 queue。你想实蔽，如果這個(gè) queue 的數(shù)據(jù)量很大荡碾，大到這個(gè)機(jī)器上的容量無(wú)法容納了，此時(shí)該怎么辦呢局装？
Kafka 的高可用性
Kafka 一個(gè)最基本的架構(gòu)認(rèn)識(shí)：由多個(gè) broker 組成坛吁，每個(gè) broker 是一個(gè)節(jié)點(diǎn)；你創(chuàng)建一個(gè) topic铐尚，這個(gè) topic 可以劃分為多個(gè) partition拨脉，每個(gè) partition 可以存在于不同的 broker 上，每個(gè) partition 就放一部分?jǐn)?shù)據(jù)宣增。
這就是天然的分布式消息隊(duì)列玫膀，就是說(shuō)一個(gè) topic 的數(shù)據(jù)，是分散放在多個(gè)機(jī)器上的爹脾，每個(gè)機(jī)器就放一部分?jǐn)?shù)據(jù)帖旨。
實(shí)際上 RabbmitMQ 之類(lèi)的，并不是分布式消息隊(duì)列灵妨，它就是傳統(tǒng)的消息隊(duì)列解阅，只不過(guò)提供了一些集群、HA(High Availability, 高可用性) 的機(jī)制而已泌霍，因?yàn)闊o(wú)論怎么玩兒货抄，RabbitMQ 一個(gè) queue 的數(shù)據(jù)都是放在一個(gè)節(jié)點(diǎn)里的，鏡像集群下朱转，也是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都放這個(gè) queue 的完整數(shù)據(jù)蟹地。
Kafka 0.8 以前，是沒(méi)有 HA 機(jī)制的藤为，就是任何一個(gè) broker 宕機(jī)了锈津，那個(gè) broker 上的 partition 就廢了，沒(méi)法寫(xiě)也沒(méi)法讀凉蜂，沒(méi)有什么高可用性可言琼梆。
比如說(shuō)，我們假設(shè)創(chuàng)建了一個(gè) topic窿吩，指定其 partition 數(shù)量是 3 個(gè)茎杂，分別在三臺(tái)機(jī)器上。但是纫雁，如果第二臺(tái)機(jī)器宕機(jī)了煌往，會(huì)導(dǎo)致這個(gè) topic 的 1/3 的數(shù)據(jù)就丟了，因此這個(gè)是做不到高可用的。
Kafka 0.8 以后刽脖，提供了 HA 機(jī)制羞海，就是 replica（復(fù)制品） 副本機(jī)制。每個(gè) partition 的數(shù)據(jù)都會(huì)同步到其它機(jī)器上曲管，形成自己的多個(gè) replica 副本却邓。所有 replica 會(huì)選舉一個(gè) leader 出來(lái)，那么生產(chǎn)和消費(fèi)都跟這個(gè) leader 打交道院水，然后其他 replica 就是 follower腊徙。寫(xiě)的時(shí)候，leader 會(huì)負(fù)責(zé)把數(shù)據(jù)同步到所有 follower 上去檬某，讀的時(shí)候就直接讀 leader 上的數(shù)據(jù)即可撬腾。只能讀寫(xiě) leader？很簡(jiǎn)單恢恼，要是你可以隨意讀寫(xiě)每個(gè) follower民傻，那么就要 care 數(shù)據(jù)一致性的問(wèn)題，系統(tǒng)復(fù)雜度太高场斑，很容易出問(wèn)題饰潜。Kafka 會(huì)均勻地將一個(gè) partition 的所有 replica 分布在不同的機(jī)器上，這樣才可以提高容錯(cuò)性和簸。
這么搞彭雾，就有所謂的高可用性了，因?yàn)槿绻硞€(gè) broker 宕機(jī)了锁保，沒(méi)事兒薯酝，那個(gè) broker上面的 partition 在其他機(jī)器上都有副本的，如果這上面有某個(gè) partition 的 leader爽柒，那么此時(shí)會(huì)從 follower 中重新選舉一個(gè)新的 leader 出來(lái)吴菠，大家繼續(xù)讀寫(xiě)那個(gè)新的 leader 即可。這就有所謂的高可用性了浩村。
寫(xiě)數(shù)據(jù)的時(shí)候做葵，生產(chǎn)者就寫(xiě) leader，然后 leader 將數(shù)據(jù)落地寫(xiě)本地磁盤(pán)心墅，接著其他 follower 自己主動(dòng)從 leader 來(lái) pull 數(shù)據(jù)酿矢。一旦所有 follower 同步好數(shù)據(jù)了，就會(huì)發(fā)送 ack 給 leader怎燥，leader 收到所有 follower 的 ack 之后瘫筐，就會(huì)返回寫(xiě)成功的消息給生產(chǎn)者。（當(dāng)然铐姚，這只是其中一種模式策肝，還可以適當(dāng)調(diào)整這個(gè)行為）
消費(fèi)的時(shí)候，只會(huì)從 leader 去讀，但是只有當(dāng)一個(gè)消息已經(jīng)被所有 follower 都同步成功返回 ack 的時(shí)候之众，這個(gè)消息才會(huì)被消費(fèi)者讀到拙毫。
看到這里，相信你大致明白了 Kafka 是如何保證高可用機(jī)制的了棺禾，對(duì)吧缀蹄？不至于一無(wú)所知，現(xiàn)場(chǎng)還能給面試官畫(huà)畫(huà)圖帘睦。要是遇上面試官確實(shí)是 Kafka 高手，深挖了問(wèn)坦康，那你只能說(shuō)不好意思竣付，太深入的你沒(méi)研究過(guò)。
