NameServer 是專為 RocketMQ 設計的輕量級名字服務，它的源碼非常精簡，八個類 ，少于1000行代碼。

圖片

這篇文章， 筆者會從基礎概念、Broker發(fā)送心跳包、NameServer 維護路由、Zookeeper vs NameServer 四個模塊揭秘名字服務的設計精髓。

一、基礎概念

圖片

NameServer 是一個非常簡單的 Topic 路由注冊中心，其角色類似 Dubbo 中的 zookeeper ，支持 Broker 的動態(tài)注冊與發(fā)現(xiàn)。

RocketMQ 集群工作流程：

1、NameServer 啟動服務，監(jiān)聽 TCP 端口 ， 集群多節(jié)點之間無任何信息交互，然后等待 Broker、Producer 、Consumer 連上來；

2、Broker 啟動后，每隔 30 秒向所有的 NameServer 發(fā)送心跳命令 ；

3、NameServer 接收到請求之后，保存路由信息在本地內存里 ，將響應結果返給 Broker 服務；

4、Producer 啟動之后，會隨機的選擇一個 NameServer ，并從 NameServer 中獲取當前發(fā)送的 Topic 存在哪些 Broker 上，輪詢從隊列列表中選擇一個隊列，然后與隊列所在的 Broker 建立長連接從而向 Broker 發(fā)消息；

5、Consumer 跟 Producer 類似，跟其中一臺 NameServer 建立長連接，獲取當前訂閱 Topic 存在哪些 Broker 上，然后直接跟 Broker 建立連接通道，開始消費消息。

二、Broker發(fā)送心跳包

我們貼一段 Broker 發(fā)送心跳命令的源碼：

圖片

1、Broker 會每隔 30 秒向所有的 NameServer 發(fā)送心跳命令 ；

使用 CountDownLatch 實現(xiàn)多線程同步，可以獲取發(fā)往所有的 NameServer 的心跳命令的響應結果

2、心跳命令包含兩個部分：請求頭和請求體

圖片

三、NameServer 維護路由

NameServer 在接收到 Broker 發(fā)送的心跳請求之后，通過默認的處理器來處理請求，保存路由信息成功后，注冊成功狀態(tài)返回給 Broker 服務。

源碼中，我們可以看到路由信息保存在 HashMap 中 。

圖片

1、topicQueueTable：Topic 消息隊列路由信息，包括 topic 所在的 broker 名稱，讀隊列數(shù)量，寫隊列數(shù)量，同步標記等信息，rocketmq 根據(jù) topicQueueTable 的信息進行負載均衡消息發(fā)送。

2、brokerAddrTable：Broker 節(jié)點信息，包括 brokername，所在集群名稱，還有主備節(jié)點信息。

3、clusterAddrTable：Broker 集群信息，存儲了集群中所有的 Brokername。

4、brokerLiveTable：Broker 狀態(tài)信息，NameServer 每次收到 Broker 的心跳包就會更新該信息。

當 Broker 向 NameServer 發(fā)送心跳包（路由信息），NameServer 需要對 HashMap 進行數(shù)據(jù)更新，但我們都知道 HashMap 并不是線程安全的，高并發(fā)場景下，容易出現(xiàn) CPU 100% 問題，所以更新 HashMap 時需要加鎖，RocketMQ 使用了 JDK 的讀寫鎖 ReentrantReadWriteLock 。

下面我們看下路由信息如何更新和讀取：

1、寫操作：更新路由信息，操作寫鎖

圖片

2、讀操作：查詢主題信息，操作讀鎖

圖片

我們可以將 NameServer 實現(xiàn)注冊中心的方式總結為：RPC 服務 + HashMap 存儲容器 + 讀寫鎖 + 定時任務 。

1、NameServer 監(jiān)聽固定的端口，提供 RPC 服務

2、HashMap 作為存儲容器

3、讀寫鎖控制鎖的顆粒度

4、定時任務

• 每個 Broker 每隔 30 秒注冊主題的路由信息到所有 NameServer
• NameServer 定時任務每隔10 秒清除已宕機的 Broker , 判斷宕機的標準是：當前時間減去 Broker 最后一次心跳時間大于2分鐘

四、Zookeeper vs NameServer

那為什么 RocketMQ 不用 Zookeeper 做為注冊中心呢 ？

我們先溫習下 CAP 理論。

圖片

CAP 理論是分布式架構中重要理論。

1、一致性( Consistency ) ：所有節(jié)點在同一時間具有相同的數(shù)據(jù) ;

2、可用性( Availability ) ：保證每個請求不管成功或者失敗都有響應  (某個系統(tǒng)的某個節(jié)點掛了，但是并不影響系統(tǒng)的接受或者發(fā)出請求) ;

3、分隔容忍( Partition tolerance ) ：系統(tǒng)中任意信息的丟失或失敗不會影響系統(tǒng)的繼續(xù)運作。 (在整個系統(tǒng)中某個部分，掛掉了，或者宕機了，并不影響整個系統(tǒng)的運作或者說使用) 。

Zookeeper 是一個典型的 CP 注冊中心 ，通過使 ZAB 協(xié)議來保證節(jié)點之間數(shù)據(jù)的強一致性。

筆者曾經(jīng)遇到過一起神州專車服務宕機事故，zookeeper 集群不堪重負，一直在選主 。架構負責人修改了 zookeeper 的 jvm 參數(shù)，重啟集群后 , 才臨時解決了問題。

因為 MetaQ 集群和服務治理共用一組 zookeeper 集群 。

• MetaQ 消費者負載均衡時，會頻繁的爭搶鎖 ，同時也會頻繁的提交 offset  ；
• 專車的注冊服務也越來越多，注冊信息通過Hession 序列化存儲在 zookeeper 的節(jié)點。

為了減少 zookeeper 集群的性能壓力，架構團隊將 MetaQ 使用的 zookeeper 集群獨立出來。

這次事故讓我認識到：Zookeeper 作為 CP 注冊中心，大規(guī)模使用場景下，它就變得很脆弱，我們要非常小心的使用。

淘寶中間件博客出了一篇文章 :  阿里巴巴為什么不用 ZooKeeper 做服務發(fā)現(xiàn) ？

文章有兩個觀點，筆者認為非常有借鑒意義。

1、當數(shù)據(jù)中心服務規(guī)模超過一定數(shù)量 ( 服務規(guī)模=F{服務 pub 數(shù),服務 sub 數(shù)} )，作為注冊中心的 ZooKeeper 很快就會像下圖的驢子一樣不堪重負。

2、可以使用 ZooKeeper，但是大數(shù)據(jù)請向左，而交易則向右，分布式協(xié)調向左，服務發(fā)現(xiàn)向右。

相比 ZooKeeper ，NameServer 是一個典型的 AP 注冊中心，它有如下優(yōu)點：

1、代碼不到 1000 行，實現(xiàn)簡單，易于維護 ;

2、性能極好，除了網(wǎng)絡消耗，基本都是本地內存操作 ;

3、服務都是無狀態(tài)，且節(jié)點之間并不交互，運維簡單；

RocketMQ 的設計者之所以選擇自研名字服務，遵循著架構設計的準則，筆者總結為：簡單、高效、適當妥協(xié)。