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在接触activeMQ的这一段时间里,我们还是保持开始对它的态度,它是个优秀的开源消息中间件。消息中间件是个非常重要的搭建企业应用系统的重要组件,我们在不断深入分析activeMQ的过程中,发现直到5.1这个版本,都还是存在不少问题,有些是很致命,但正因为如此,我们更加坚定了要全面掌握activeMQ,我们不想重新做“轮子”,但我们要具备在轮子坏了或不好用的情况下,要能独立解决碰到的这些问题。下面我们通过分析网友提出的一个典型的问题场景,来作为我们指南针计划的结束。
Queue作为activeMQ里面一个很重要的通讯方式,网友的场景如下:
测试queue持久化消息时,发送接收20W条消息。打开消息消费者,连上再断开,反复进行这步操作,能接收到消息,接收端有时候会阻塞,但不能完全接收完20W条消息。(其实5000条就会发生问题,不用20W这么多)
相关背景知识:
因为这是5.1版本的一个非常严重的bug,所以我们会比较详细的进行分析。(我们在最终解决问题后,上activeMQ官网上发现它最新的源码是解决了该问题的,但这并不影响这个问题的典型性)。下面我们将从3个方面来分析:Queue消息的接收和发送、内存使用机制、消息的审查(audit)、消息在文件中的存储机制。
l Queue消息的接收和发送
Queue接收消息并发给需要的消费者,具体过程如下:
1. Queue从消息生产者接收消息。
2. Queue使用一个“存储指针”来接收这些消息。当内存有空闲区域时,“存储指针”把消息放到内存中,当内存不够时,则把消息们存入磁盘文件。
3. 当有活动的(active)的消息消费者时,Queue会首先把“存储指针”的内存中的消息送给消费者,当内存的消息被消费掉,则从磁盘文件中再读入其他的消息(出问题处),直至消息都被消费掉了。
其中最关键的方法是Queue类里的doPageIn()。
l 内存使用机制
activeMQ为了适应企业级的365*24的使用,在内存使用方面非常慎重,任何消息只有在内存里有空闲区域时,才能放到内存里,之后才能发给消费者。当消息被消费者消耗掉了后,确认信息会发给activeMQ。Queue接收到这些确认消息后,会把那些被确认的消息所占用的内存释放掉。
l 消息的审查(audit)
为了防止消息的重复发送,activeMQ采用了一个审查机制,它负责审查某条消息是否重复。它是一个最近最久未使用算法(LRU)队列。每个队列元素它是一个bit数组,它的运行机制如下所示:
消息是一个个按照顺序进入bit数组,具体算法answer = (index - firstIndex) / BitArray.LONG_SIZE,其中:
BitArray.LONG_SIZE是每个bit数组的大小。
Index是消息的编号。(它是按照+1顺序增加的)
firstIndex是整个LRU队列的首Index,这个值会经常变化,因为当达到LRU的上限时,老的一批就被清除了,firstIndex += BitArray.LONG_SIZE。(出问题处)
l 消息在文件中的存储机制
存放在文件中的消息,它们是按照如下方式进行组织的:
每个消息都知道它的上一个和下一个消息,当它自身被删除后,相应的关系会进行调整。
问题原因分析:
因为activeMQ在编码实现的时候,原本的想法应该是这样的:
1. 从生产者接收消息,如果Queue有可用的内存就放在内存中,没有则存入文件中。
2. Queue发送消息给消费者时,先发送已经保存在内存中的消息。
3. 当内存中消息发送完后,顺序读入(这里是关键)文件中的消息,通过消息的审查机制,确认不是重复消息,则放入内存中供后续操作使用。
但是activeMQ5.1版本的实现,问题就出在第三步的顺序读入。因为从文件中读入它有个先决条件,那就是必须要有可用的内存,如果没有可用的话,就放弃本次消息读入,并且应该放弃这次读取操作。但是5.1版本是继续往下读,这就导致顺序错乱,使得当内存可用的时候,读入的消息在进行审查的时候,发生错误,错误认为它们是重复消息。这就导致发送20W条消息,不能保证完全收到。
解决方案:
类KahaReferenceStore的方法recoverNextMessages里的
if (entry != null) {
int count = 0;
do {
ReferenceRecord msg = messageContainer.getValue(entry);
if (msg != null ) {
if ( recoverReference(listener, msg)) {
count++;
lastBatchId = msg.getMessageId();
}
} else {
lastBatchId = null;
}
batchEntry = entry;
entry = messageContainer.getNext(entry);
} while (entry != null && count < maxReturned && listener.hasSpace());
}
改为
if (entry != null) {
int count = 0;
do {
ReferenceRecord msg = messageContainer.getValue(entry);
testTheNextMsgId(msg.getMessageId().toString());
if (msg != null )
{
if ( recoverReference(listener, msg))
{
count++;
lastBatchId = msg.getMessageId();
batchEntry = entry;
entry = messageContainer.getNext(entry);
}
else
{
break;
}
}
else
{
lastBatchId = null;
batchEntry = entry;
entry = messageContainer.getNext(entry);
}
} while (entry != null && count < maxReturned && listener.hasSpace());
}
activeMQ指南针计划的结束,但它又是个新开始,我们通过这个计划收获了我们想要的东西了,同时我们不仅为各位朋友答疑解疑,也提供了activemqSpanner这个工具作为消息网络拓扑图工具。再一次感谢各位朋友对我们的信任。
现在,我们正式启动activeMQ笑脸计划。它的目的不再是给大家提供解决问题的方向,而是直接解决大家碰到的各种问题,给大家带去笑脸。它将是一个长期坚持的事情,任何关于activeMQ使用过程的疑惑、问题、bug、功能改进,都可以在这个计划里交流。所有在笑脸计划中提出的问题、功能改进、解决方案,都将完全通过网络无偿分享给所有人。