【转】ActiveMQ中Consumer特性详解与优化

http://shift-alt-ctrl.iteye.com/blog/2035321 (laoda.toutiao.im)

 

前言

    从本文中你可以了解到如下内容：

    1) consumer端消息消费的模型，session的运作机制

    2) 如果提升broker和consumer端消息消费的速率

    3) selector,group,exclusive对消息消费的影响

    4) 如何让Priority更好的运行，提高消息的顺序性

    5) Slow Consumer的产生原因，以及如何调优。

 

 

    Consumer作为ActiveMQ的消费端，看起来简单，不过还有很多隐藏的特性，值得我们去探索和调优。

    如下为典型的Consumer端代码示例

String brokerUrl = "tcp://localhost:61616?"
String queueName = "test-queue";
ActiveMQConnectionFactory factory = new ActiveMQConnectionFactory(brokerUrl);
ActiveMQConnection connection = (ActiveMQConnection)factory.createConnection();
final Session session = connection.createSession(false, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);
Destination queue = session.createQueue(queueName);
MessageConsumer consumer = session.createConsumer(queue);
consumer.setMessageListener(new MessageListener() {
    @Override
    public void onMessage(Message message) {
        try{
            ActiveMQMessage m = (ActiveMQMessage)message;
            System.out.println(m.toString());
        }catch(Exception e){
            //
            e.printStackTrace();
        }
    }
});
connection.start();

//connection.close();

 

    Consumer端涉及到众多的特性，其中包括：消息转发机制，session机制与多线程，消息ACK策略等，我们无法详解所有的原理，如下为Consumer端消息转发机制，仅供参考，[详细请参考]：

 

    上图非常复杂，具体的原理，我们将会在下文中逐个解释。大概原理与过程：

 

• 通过Connection实例创建Session之后，将会把session实例保存在本地的list中,即connection持有session列表，并在底层开启transport，侦听数据。
• Session创建Consumer之后，将会把Consumer实例添加到本地的list中，以便此后分拣消息，即session持有consumer列表；此外connection中也持有一个consumer集合(Map)，其中Key为consumerId，value为session引用。
• 如果Session支持异步转发(asyncDispatch)或者使用了转发池(dispatchPool)，将创建线程池用来转发消息。
• 当broker端有消息通过transport发送时，connection将会分拣消息，根据消息中指定的consumerId，从本地session列表中获取其对应的session实例；然后将消息交付session负责转发。
• 当session接受到消息后，会根据消息的consumerId，在本地consumer列表中找到对应的consumer实例；检测session的消息转发方式，如果是同步转发，则直接将消息交给consumer，即调用consumer.dispatch(message),此方法要么调用messageListener.onMessage()，要么将消息添加到本地的unconsumedMessages队列中(唤醒receive)；如果是异步转发，则将消息添加到session级别的队列中并由线程池负责转发。
• 当consumer接受到消息之后，将会调用messageListener.onMessage方法或者从receive方法中返回。
• 当消息消费成功后，consumer将会根据指定的ACK_MODE负责向broker发送ACK指令，此后消息将会在broker端清除。

    （broker运行期间，当Consumer加入时，broker将会根据Consumer消费的Destination和相关配置信息，创建Queue或者Topic实例（Broker端，如果已经创建，则直接将Conusmer注册在Queue的消费者列表中），每个Destination实例都会引用Store实例，且Queue和Topic本身是一个Task，将会被运行在Broker的线程池中；这意味着Queue和Topic将可以根据Consumers的能力，并发的从Store中获取属于自己的消息列表，并转发给Consumers；消息从Store中Pagin到Queue内部的buffer列表中，并逐个遍历Consumers将消息转发；如果Consumers为异步转发，则添加到Consumer内部的buffer中，并通过Consumer内部的线程从buffer中移除，通过底层Transport发送） 

1. asyncDispatch

    broker端是否允许使用“异步转发”。broker端处理connection、session、consumer的模型和Client端几乎一样；当通道中(Queue/Topic)有消息需要转发给consumer时，将会调用相应的Subscription的dispatch方法(在broker端负责与Consumer通讯的服务，称为Subscription，每个Consumer客户端对应broker端一个Subscription实例)；如果asyncDispatch为false，那么将会阻塞转发线程(dispatchThread)，直到底层的Transport将消息发送到Consumer客户端(如果底层transport正在发送消息，意味着阻塞)；如果为true，则会将消息添加到transport本地的队列中(负责与Consumer客户端通信的每个transport都有一个本地的queue和线程池)，并启动线程池负责发送消息，那么转发线程即可立即返回。（每个Consumer一个异步转发线程）

    (参见代码：QueueStoreCursor/TopicStoreCursor --> broker端Queue/Topic(核心类)--->QueuePrefetchSubscription，QueueRegion，AbstractRegion，RoundRobinDispatchPolicy/StrictOrderDispatchPolicy)

    

    由此可见，当前通道中所有的consumer都在brorker端开启了“异步转发”，可以大大提升broker转发消息的性能，此值默认为true。

 

//在brokerUrl中设置
tcp://localhost:61616?jms.dispatchAsync=true
//在destinationUri中为当前通道设定
orderQueue?consumer.dispatchAsync=true

 

     broker“异步转发”采用的是线程池模式，线程池的缺点即使当任务单元运行时间足够短时，线程切换的成本将变得很重要，这也意味着，如果通道中(Queue/Topic)中的consumer客户端接收和消费消息的速度很快，我们可以关闭异步转发来避免线程切换。如果consumer通常为慢速(Slower Consumer)，且关闭了异步转发，那就意味着每次主线程转发消息时，都需要阻塞较长的时间，这极大的影响了整体的通讯效率。无论如何，我们都没有理由关闭异步转发，异步转发应该是最佳选择。

 

    备注：broker端Queue/Topic(例如：org.apache.activemq.broker.region.Queue)实例，负责从底层store中获取消息，并使用线程池模式转发消息，dispatchPolicy负责将消息转发给相应的subscription，当Consumer客户端创建时，会向Broker发送一个指令，这个指令中包括consumerId(参看ConsumerInfo)，那么此后Region(在逻辑上相当于客户端的Session，但每个通道只有一个实例)将会为每个ConsumerId创建相应Subscription实例(持有底层Transport，buffer队列、异步发送的线程)，那么此后Consumer与Broker的数据交互，就有Subscription负责。每个Region都维护了一个Subscription列表，用于dispatchPolicy转发消息。这个设计模型，和Consumer客户端 + Session非常相似。

 

2. alwaysSessionAsync

    客户端session是否使用异步转发，它和(1)中的参数没有任何关系，当底层Transport接收到Broker发送的消息后，会交付给session，那么session是否采用异步的方式将消息传递给Consumer！此值默认为true。

    如果为false，表示使用同步。当consumer使用receive()获取消息时，那么session将会把消息添加到consumer的本地queue，然后唤醒receive等待；当consumer使用messageListener异步侦听消息时，将会调用其onMessage()方法直到方法执行完毕，然后返回。

    如果为true，表示使用异步。session接受的消息，将会首先放入session buffer中(队列)，那么此后的线程池将会负责移除buffer中的消息，并转发给相应的consumer。

 

    当session中有多个consumer时，或者Transport中消息量比较密集，异步方式是最佳的。如果session中只有一个consumer，或者transport中消息量很少，使用异步并不能明显的提升性能。

 

//在brokerUrl中设置
tcp://localhost:61616?jms.alwaysSessionAsync=true

 

3. maxThreadPoolSize

    在alwaysSessionAsync为true的情况下，会引入一个线程池，那么这个线程池中线程的个数，默认为Integer.MAX_VALUE，不过我们首先需要清楚，这个线程池是Connection内所有的session共享的。你可以指定合适的值来决定线程池的大小。

 

//在brokerUrl中设置
tcp://localhost:61616?jms.maxThreadPoolSize=64

 

4. useDedicatedTaskRunner

    当前connetion下的每个session是否使用单独的线程。在上述介绍中，我知道了异步转发是使用了线程池的，而且这个线程池是当前Connection下所有的session共享，尽管这不会带来任何问题，可是有时候我们可能期望在threadLocal或者基于当前线程绑定一些特殊的数据，那么我们就可以使用useDedicatedTaskRunner=true；这就意味着，每个session都将创建一个单独的线程，整个生命周期中都使用它来转发消息。

 

    当每个session只有一个Consumer，或者有多个consumer但它们的处理业务类似(比如selector具有一定逻辑关系)，或者这些consumer消费速度都很快，或者我们期望在Consumer中使用类似于Thread.sleep(long)这样的方式来阻塞session转发消息时，这个参数可以帮助我们。

 

//brokerUrl中,默认为false
tcp://localhost:61616?jms.useDedicatedTaskRunner=true

  

5. redeliveryPolicy

    consumer使用的重发策略，当消息在client端处理失败(比如onMessage方法抛出异常，事务回滚等)，将会触发消息重发。对于Broker端，需要重发的消息将会被立即发送(如果broker端使用异步发送，且发送队列中还有其他消息，那么重发的消息可能不会被立即到达Consumer)。我们通过此Policy配置最大重发次数、重发频率等,如果你的Consumer客户端处于不良网络环境中，可以适当调整相关参数。参数列表，请参见(RedeliveryPolicy)

 

//在brokerUrl中设置
tcp://localhost:61616?jms.redeliveryPolicy.maximumRedeliveries=6

  

6. messagePrioritySupported

    Consumer端是否支持权重，默认为true，表示Consumer接受的所有消息都会按照权重排序，即权重较高的消息，优先被传递给messageListener.onMessage()方法等。如果为false，则使用FIFO队列，消息达到Consumer之后将会加入到队列，忽略权重属性，不过这在消息有重发的情况下，可能有少许影响。这个参数可以配合broker端“strictOrderDispath”达成消息权重排序。[参见Priority]

 

//在brokerUrl中设置
tcp://localhost:61616?jms.messagePrioritySupported=true

 

7. priority

    消费者权重，这个权重和消息的权重不同，它用来标记Consumer消费消息的优先级，broker端将会对优先级较高的consumer，优先转发消息(优先填充pending buffer)，比如Consumer1的权重为10，Consumer2的权重为5，它们的prefetch(预获取消息的buffer尺寸)都是10，那么当Broker端有12条消息，将会优先将Consumer1的buffer填充完毕(获取10条消息)，Consumer2将会获得2条消息。我们通常可以对网络良好、业务简单(比如selector更加简单)的Consumer设定较高的权重。参见ConsumerInfo类。

 

//在destinationUril中设定,默认所有的consumer权重都一样，为0
orderQueue?consumer.priority=10

 

    不过对于Topic而言，当指定了consumer的priority之后，还有一个可选的转发策略，用来优化消息传送优先级，理论上所有的Subscripter(订阅者)都会收到相同的消息，但是我们在broker端的转发时机上，让优先级较高的订阅者先得到消息，尽管这看起来似乎没有什么意义：

 

//对Queue无效
<policyEntry topic=">">
    <dispatchPolicy>
        <priorityDispatchPolicy />
    </dispatchPolicy>
</policyEntry>

 

8. optimizeAcknowledge/optimizeAcknowledgeTimeOut

    可优化ACK策略，这个是Consumer端最重要的调优参数之一。ActiveMQ在Client端以及broker端，启用了大量的工作，用来优化消息确认(ACK)，最大化消息消费效率。optimizeAcknowledge表示是否开启“优化ACK选项”，当为true时，可以指定optimizeAcknowledgeTimeOut数值用来约束ACK最大延迟确认的时间，我们通过optimizeAck，可以实现可靠的批量消息确认。具体参看[ActiveMQ消息确认机制]      

 

//brokerUrl中，默认开启，timeout为300
tcp://localhost:61616?jms.optimizeAcknowledge=true&jms.optimizeAcknowledgeTimeOut=3000

 

    如果我们的consumer足够快，且服务器端的消息足够多，且指定了合适的prefethSize，我们可以将timeout时间设置的稍微大一些。建议不要关闭此选项。

 

9. prefetchSize

    预获取消息数量，重要的调优参数之一，当Consumer活跃时，broker将会批量发送prefetchSize条消息给Consumer，consumer也可以配合optimizeAcknowledge来批量确认它们；批量传送，极大的提高了网络传输效率，此值默认为1000。通过上述，我们对broker消息转发机制的了解，可以知道，broker端将会根据consumer指定的prefetchSize来决定pendingBuffer的大小，prefetchSize越大，broker批量发送的消息就回越多，如果消费者消费速度较快，再配合optimizeAck，这将是相对完美的消息传送方案。

 

    不过，prefetchSize也会带来一定的问题，在Queue中(Topic中没有效果)，broker将使用“轮询”的方式来平衡多个消费者之间的消息传送数量。如果消费者消费速度较慢，而且prefetchSize较大，这将不利于消息量在多个消费者之间平衡。通常情况下，如果consumer数量较多，或者消费速度较慢，或者消息量较少时，我们设定prefetchSize为较小的值。

 

//在destinationUri中指定，默认为1000
//也可以在Topic中使用，可以优化ACK策略
orderQueue?customer.prefetchSize=100

 

    对于Consumer而言，支持同步消费(receive)和异步侦听(messageListener)，这两种方式都经常用。无论何种情况，prefetchSize都可以提供有效的优化。需要注意，如果开发者使用messageListener方式异步侦听消息，将不能设定prefetchSize <= 0的任何值。如果使用receive方式，且prefetchSize = 0时，将触发Client端使用Pull机制，即每次receive调用，都会向Broker端发送Pull指令，如果broker端有消息才会转发，在这种情况下，Broker不会主动Push消息给client。

 

10. noLocal

    consumer是否接受本地消息，所谓Local，就是和Comsumer共享Connection实例的Producer发送的消息。在此需要提醒，当客户端创建connection时都会生成一个全局唯一的connectionId，当consumer、producer创建时都会向broker发送标识信息，比如consumer创建时会向broker发送一个ConsumerInfo数据包(数据包中包含ConsumerId，唯一标记一个consumer，consumerId中即包含ConnectionId)，Producer同样在创建时发送携带有ProducerId的ProducerInfo数据包；最重要的是，Producer发送消息时，所有的消息都封装了MessageId属性，这个属性中将携带ProducerId，那么我们就很方便根据这些信息判断是否为Local，如果消息被持久化，connectionId也将随之。

 

    

//默认为false，如果你通过此方式设定了nolocal属性
//那么在创建consumer时指定的值将会被忽略。
orderQueue?customer.noLocal=false

 

• session.createConsumer(topic,null,true)

    我们通常在Topic中使用noLocal，以忽略本地的消息通知等。

 

11. exclusiveConsumer

    “排他消费者”，此参数仅对Queue有效。即如果Queue通道中，有多个consumer同时活跃时只会有一个consumer能够获取消息，对于broker而言，如果Queue中，有任意一个Consumer是“排他的”，那么消息只会转发给“exclusiveConsumer=true”的消费者；如果全部的消费者都是“排他的”，那么最新创建的consumer将会获取消息。我们通常在分布式环境中，为了避免对某些重要数据并发操作时使用此特性，比如：订单中心修改订单状态(来自各个系统的消息，都想修改订单状态，但是它们必须串行操作)。

 

//在brokerUrl中指定，默认值为false，对connectionFactory下所有的Queue有效
tcp://localhost:61616?jms.exclusiveConsumer=true

 

    我们也可以通过api的方式，为特定的Queue下的消费者设定此值,记住，只要全局中有任何一个Consumer设定了exclusive=true，都会导致整个Queue的所有的Consumer为“排他的”，直到此Consumer失效且其他Consumer中没有“排他的”时，才会解除排他性。

 

//在destinationUri中设定，只对当前Queue有效。
orderQueue?consumer.exclusive=true

 

     不过，此处还有一个小小的陷阱，如果exclusive和selector(消息选择器)同时工作时，将会是什么结果呢？？比如两个Consumer，其中一个为exclusive，但是它们的selector不同，究竟两个Consumer是否都能够获取消息呢？事实上，尽管通过selector匹配消息通过，但是如果使用了exclusive，且当前的“排他消费者”不是自己，那么消息仍然不能传送到client端。但是，如果两个consumer的selector一样，那么最终将会有“排他消费者”获取消息。由此可见，selector和exclusive在某些方面具有“同样的效果”，如果所有consumer的selector都不同(且选择范围不具有交集)，且使用了exclusive，将会导致一部分消息被“积压”而无法消费，我们应该避免这种情况的发生。(源码请参见: QueueDispatchSelector)

 

    此外，broker端还支持一个参数“allConsumersExclusiveByDefault”，如果此参数为true，那么当前Queue中的所有消费者默认为exclusive。

 

<!-- 只对queue有效，默认为false -->
<policyEntry queue="orderQueue" allConsumersExclusiveByDefault="true" />

 

12. retroactive

    “可追溯”消费者，只对Topic有效，如果consumer是可追溯的，那么它可以获取实例创建之前的消息。通常而言，订阅者不可能获取实例创建之前的消息，因为broker根本不知道它的存在。对于broker而言，如果一个Topic通道创建，且有发布者发布消息(Publisher),那么broker将会在内存中(非持久化)或者磁盘中(持久化)保存已经发布的消息，直到所有的订阅者都消费者，才会清除原始消息内容。那么retroactive类型的订阅者，就可以获取这些原本不属于自己但broker上还保存的旧消息，就像我们订阅一种Feed，可以立即获取旧的内容列表一样。如果此订阅者不是durable(耐久的)，它可以获取最近发布的一些消息；如果是durable，它可以获取存储器中尚未删除的所有的旧消息。[下文会详细介绍Topic的数据转发模型]

 

//在destinationUrl中设置,默认为false
feedTopic?consumer.retroactive=true

 

    在broker端，可以配置当前Topic默认为“可追溯的”，不过Topic并不会在此种情况下额外的保存消息，只不过表示订阅者默认都是可追溯的而已。

 

<!-- 只对topic有效，默认为false -->
<policyEntry topic="feedTopic" alwaysRetroactive="true" />

 

 

13. selector(选择器)

    在Consumer中使用选择器可以帮助broker过滤消息，就像我们使用在RDBMS中使用where字句过滤数据一样，具体selector的写法，此处不做详细介绍。当Consumer创建之后，将会把selector信息传递给broker，此后再consumer的整个生命周期中，都将有效，不过一旦指定selector，重复设定selector将不会有效，除非关闭consumer并重建实例。

 

    在Topic和Queue使用selector的时机，有所不同。

    对于Queue而言，broker在dispatch每条消息时，都会遍历整个消费者列表，并匹配selector表达式，一旦匹配成功则将消息发送给Consumer，如果所有的selector都无法匹配，消息将沉积。注意，这些沉积的消息将会在每次pageIn时都会被加载而且也会在内存中不断叠加(直到过期)，将会对Queue的转发效率带来很大的危险，如果你发现Queue的消息大量积压(undeque)，你应该检测是否与selector有关。如果你使用了selector，你一定要让全局中所有的selector覆盖所有的消息，或者至少有一个没有selector的consumer。(参看源码：Queue，QueueDispatchSelector)

 

    对于Topic而言，似乎有些不同，主要是在selector应用的时机上；如果订阅者是durable(耐久的)，那么订阅者的ClientId + selector信息都会被持久化保存(参见TopicMessageStore)，此后即使订阅者离线，符合selector的消息，仍然会为它创建消息副本(为当前订阅者ID 与messageId的列表关系，但实际消息只有一条)，如果selector不匹配，存储器将不会为此订阅者创建消息副本，也意味着当此订阅者上线后将不会感知到任何事情，就像那些消息从来都没有出现过一样；不过在broker转发消息给订阅者之前，仍然会使用selector匹配；因为订阅者可以修改selector，为了避免现有的消息副本不适合新的selector，将会在消息发送给订阅者时也使用selector匹配,对于不匹配selector的消息，此时将会按照“已消费”来处理，它们也不会发送给订阅者。此处需要提醒，创建durable类型的订阅者时，需要在connection上指定ClientId，全局中同一个Topic上所有的ClientId都不能相同，且同一个Connection上，不能创建多个duarable订阅者。

 

    如果订阅者是非durable(即为temporary)，也就不存在创建消息副本的情况，那么将会在消息转发给订阅者之前检测即可。

    (源码参见：Topic,DurableTopicSubscription,TopicMessageStore,RoundRobinDispatchPolicy等)

 

14. group消息分组

    JMS规范中并没有提供消息分组的特性，不过ActiveMQ支持了此特性；Producer在发送消息时为多条消息设定group，它们将会被同一个consumer消费，这也是实现消息黏性的手段，任何时候一个group的消息只会发送给同一个Consumer，一个Consumer同时也只能消费一个group直到黏性解除。此特性只会对Queue有效。在broker有一个groupOwnerMap用来保存groupId与ConsumerId之间的关系，在消息转发时，如果消息中指定了groupId，就会使用此map检测是否已经有消费者持有了此group，如果此group的消费者是自己，那么消息会继续转发；否则，消息继续被滞留。

 

    Message中可以通过指定隐藏属性JMSXGroupID来实现：

    1) message.setStringProperty("JMSXGroupID","order_1001_group")

    2) 也可以使用activeMQMessage.setGroupID(string)。

 

    我们可以通过JMSXGroupSeq来获取当前消息在group的序号：message.getIntProperty("JMSXGroupSeq")，也可以使用activeMQMessage.setGroupSeq(int)，此属性并不会决定消息在broker端排序，通常有Producer端来决定此值，仅仅是序号而已；如果此值为-1，表示此消息为group中最后一条消息，broker将会解除group与consumer的黏性关系，此后此group的消息将会被重新选择消费者，即从groupOwnerMap中移除groupId键，同时也意味着这个consumer可以切换到其他group上；如果此值为1表示，表示group重置(或者说重定向，阻断)，当broker端在给某个consumer转发消息时遇到groupSeq = 1的消息，都会立即解除此此consumer与其他group的黏性，并立即与此group绑定，即将groupId与当前Consumer信息加入到groupOwnerMap中。

 

    我们通常使用-1来表示一个group中的所有序列已经发送完毕，Consumer端可以获取根据这个属性值做批量操作的提交等，例如，consumer接受了一个group中的消息，先把消息cache起来，当接收到groupSeq = -1 时，将cache中的数据批量写入文件，不过需要注意，consumer不能保证一定会收到-1的消息。groupSeq = 1是一个很特殊的值，有可能当前consumer整在接收group1的消息，此时如果group2发送了groupSeq = 1的消息，将会阻断consumer对group1的消费，转而消费group2的消息，所以consumer端在使用group时，需要对每个消息检测groupId是否发证了“重置”，而不是一味的等待groupSeq = -1。当你决定此group信息已经发送完毕时，一定要发送seq = -1；如果你决定重新开启group时，需要发送seq = 1消息。

 

    如果group中的消息有部分发送给某个consumer(此consumer可能未能完全消费group而失效了)，那么剩余的消息可能被转发到其他consumer中，我们可以通过JMSXGroupFirstForConsumer(boolean 类型属性)来检测当前consumer是否为group的第一个消费者。如果使用了groupSeq = 1重置了group，那么也会强制将此属性设置为true。

 

    如果开发者的环境中，分组消息和普通消息混合使用，需要注意一些问题：consumer可能同时会接收到普通消息和分组消息，而并非同一时间只会接受分组消息，不能过度依赖group的稳定性。也期望producer端不要随意创建groupId，而是使用相对固定的groupId，结合groupSeq = -1来实现group与consumer解耦；如果producer客户端较多，有可能同时并行的group较多，我们可以通过设定一个参数来实现group在consumer的相对平稳：

 

 

//broker在转发消息之前需要等待足够多的consumer活跃或者等待超时后，才会发送消息
<policyEntry queue="orderQueue" consumersBeforeDispatchStarts="2" timeBeforeDispatchStarts="10000"/>

 

 

 

    不过似乎还有些疑惑： consumer正在消费group中的消息，如果此group中某条消息不符合consumer的selector，那么这条消息会发送到此consumer吗？会发送给其他consumer吗？ 事实上，selector将会首先发挥效果，如果消息没有匹配consumer的selector，即使它的groupId与此consumer有黏性，消息也不会发送到此consumer；这些信息将会被积压，直到consumer失效，或者group被重置，那么此后这些积压的消息会转发给其他consumer；这也意味着group中的信息被“拆分”了，因为selector的问题，这些消息被“分段”后先后发给了不同的consumer。(参见Queue.doActualDispatch())

 

//在selector,exclusive,group同时使用时，消息匹配的时机
//伪代码
if(!selectorExpression.matches(message)){
    return false;
}
if(exclusiveConsumer == null || excluseSiveConsumer == currentConsumer){
    String groupId = message.getGroupId();
    if(groupId == null){
        return true;
    }else {
        groupOwner = groupOwnerMap.get(groupId);
        if(groupOwner == null){
            groupOwnerMap.put(groupId,currentConsumer);
            return true;
        }else{
            return groupOwner == currentConsumer;
        }
    }
}
return false;

 

     

15. Consumer端消息接收模型

  

    

 

16. 慢速消费者(Slow Consumer)

     慢速，是相对于producer而言；简单来说，producer不断产生新的消息，broker端在内存中已经积压的足够多(比如cacheLimit已满)，但是在转发给某个consumer时，发现此consumer仍然有大量的消息尚没有消费(ACK),broker会认为此consumer是慢速的。在Queue中，如果已发送(dispatched)但没有消费(unAck)的消息条数 > prefetchSize时，此consumer被标记为Slow。在Topic中，如果cacheLimit已满，但是需要向此订阅者发送的消息量 > prefetchSize时，此订阅者被标记为Slow。简单描述为： 快速的producer生产的消息，不能被消费者及时的消费，而导致在broker端积压。

 

    通常，慢速消费者会给整个broker带来潜在的危险，积压消息可能耗尽broker内存，也可能会导致消息不断的从文件pageIn到内存然后swap到文件中(如果使用了临时文件)，而消耗磁盘IO，最重要的一点是，它们还会拖累Producer，导致producer端的阻塞而降低消息生产的效率，从而牵连那些快速消费者也无法获取充足的消息。所以，我们需要根据应用需要，对慢速消费者以及可能产生的潜在危险做一些必要的容错。

     如果你发现了某个通道中有慢速消费者，你要么人为的让producer“减速”，或者增加consumer的数量。

 

    慢速消费者，在TemporaryTopic中会带来很多问题；对于TemporaryTopic而言，直到所有的订阅者都消费了消息实体，才会将消息从内存中删除(durable)，有此可见，如果活跃的订阅者中，有一个是慢速的，就会导致消息在内存中积压而无法删除，当内存(cacheLimit)达到阀值时，会阻塞producer继续发送消息(Flow Control策略默认开启)，此时那些快速的消费者无法继续获取新的消息，就这么一个"猪一样的队友"，最终导致整个TemporaryTopic的消息流动性低效。 

 

    当Topic、Queue中非持久化消息的存储，也会遇到上述问题。如果开启了Flow Control，内存已满的情况下，则会阻塞通道中所有的Producer(阻塞主线程，producer底层的Transport将会被block)继续发送消息(waitForSpace)，直到足够的message被消费且从内存中移除；如果支持sendFailIfNoSpace，则会在内存不足时，向producer发送error信息，producer可以捕获异常做重试操作(不会block底层的transport)。如果没有开启Flow Control，消息将会被直接转发(包括内存存储，不会检测内存使用情况，如果内存不足将直接阻塞)，如果systemUsage内存满足条件(所有的通道共享内存)则正常，否则waitForSpace(挂起，所有producer处于假死状态)，此时可能会有OOM的潜在危险。所以通常建议开启Flow Control，以及为每个通道设定合适的memoryLimit。

 

//Flow Control伪代码，参见Queue.send方法。
Message message = queue.receiveMessage();
//如果通道中memoryList已经满载
if(memoryLimit.isFull()){
    //如果开启了flow Control，则阻塞
    if(flowControll){
        waitForSpace();//block
    }
}
//无论如何，持久化消息都要存储。、
//假如磁盘足够
if(message.isPersistent()){
    store.add(message);
}
//对于非持久化消息，将直接存入在pendingCursor中。不同的pendingCursor存储机制不同

//比如在storeQueueCursor中，如果broker指定了persistent=true，则会将非持久化信息写入临时文件
//否则，将直接存入内存，并导致systemMemoryUsage计数器增加，直到full阻塞。
pendingMessageCursor.add(message);

 

 

<!-- 每个队列，内存使用上限为256M，userCache表示持久化的消息也可以缓存以提高转发效率 -->
<!-- advisoryForSlowConsumers表示将慢速消费者信息发布到advisory通道中 -->
<!-- advisoryWhenFull表示当memoryLimit慢载时，向advisory通道中发布通知。 -->
<policyEntry queue=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="256mb" useCache="false" advisoryForSlowConsumers="true" advisoryWhenFull="true" />

<systemUsage>
 <systemUsage sendFailIfNoSpace="true">
   <memoryUsage>
     <memoryUsage limit="8gb"/><!-- 所有的通道缓存消息的总内存大小,memoryLimit作为其子模块 -->
   </memoryUsage>
 </systemUsage>
</systemUsage>

 

 

    对于Topic、Queue中持久化消息，我们就无需担心过多，只要磁盘足够即可。这些消息将会在持久化成功之后，从内存中移除(useCache?)，它们不会有额外的性能影响。

 

    仅仅通过限制内存和Flow Control并不能保证整体的消息吞吐能力，我们需要做点什么!

 

    1) 关闭Slow Consumer

 

 

<policyEntry queue=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="512mb">
  <slowConsumerStrategy>
    <abortSlowConsumerStrategy abortConnection="false"/>
  </slowConsumerStrategy>
</policyEntry>

 

    brorker端一旦发现slow consumer，就将它注册到慢速消费者列表中，此后将有额外的线程扫描并关闭它们，其中abortConnection表示，是否关闭底层的transport，默认为false，此时将会通过transport向client端发送一个指令(其中包括consumerId)，当client端(Session)接收之后，将会调用consumer.close()方法；如果此值为true，将会导致底层的transport链接被关闭，这是很粗暴的办法，不过如果client端多个consumer共享一个connection的话，会导致所有的consumer被关闭，还是那句话：猪一样的队友，害了整个团队。

 

    2) 抛弃旧消息(仅对Topic有效，仅对nondurable订阅者有效)

 

 

<policyEntry topic=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="512mb">
    <pendingMessageLimitStrategy>
      <!-- 对于慢速消费者，只保留最近100条未消费的消息，仅对topic有效 -->
      <constantPendingMessageLimitStrategy limit="100"/>
      <!-- 值保留 2.5 * prefetchSize条消息
      <prefetchRatePendingMessageLimitStrategy multiplier="2.5"/>
      -->
    </pendingMessageLimitStrategy>
</policyEntry>

 

     pendingMessageLimitStrategy仅对Topic有效，可以保证慢速消费者不会拖累太久。不过，如果滞留的消息大于了pendingMessageLimit，我们需要使用“移除策略”来移除多余的消息。

<policyEntry topic=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="512mb">
    <messageEvictionStrategy>
        <oldestMessageEvictionStrategy />
    </messageEvictionStrategy>
</policyEntry>

 

    topic支持支持3种移除策略：

    (1) oldestMessageEvictionStrategy表示移除最旧的消息

    (2) uniquePropertyMessageEvictionStrategy表示移除根据属性值筛选消息并移除最旧的

    (3) OldestMessageWithLowestPriorityEvictionStrategy表示在旧消息中移除权重最低的。

 

    3) 写入临时文件

 

//如果期望非持久化数据写入文件，必须将broker的持久性设置为true,(默认值为true),即
<broker persistent="true" brokerName="server1">
    <policyEntry queue=">" producerFlowControl="true" memoryLimit="512mb">
    <pendingQueuePolicy>
        <storeCursor />
        </pendingQueuePolicy>
    </policyEntry>
    <persistenceAdapter>
        <!--
        <kahaDB directory="${activemq.data}/kahadb"/>
        -->
        <levelDB directory="${activemq.data}/leveldb"/>
    </persistenceAdapter>
    <!-- 临时文件存储,默认不存储任何临时文件 -->
    <tempDataStore>
        <!--
        <pListStoreImpl directory="${activemq.data}/tmp"/>
        -->
        <levelDB directory="${activemq.data}/leveldb/tmp"/>
    </tempDataStore>
</broker>

 

    对于Queue而言，支持storeCursor，vmQueueCursor ， fileQueueCursor。其中storeCursor是一个“综合”策略，持久化消息使用fileQueueCurosr支持，非持久化消息使用vmQueueCursor支持。vmQueueCursor基于内存，fileQueueCursor表示将数据写入本地临时文件(由tempDataStore决定)。(具体参见：[ActiveMQ策略])

 

<policyEntry topic=">" producerFlowControl="false" memoryLimit="10mb">
    <pendingSubscriberPolicy>
        <!-- 对于非耐久的订阅者，非持久化消息: vmCursor,fileCursor -->
         <fileCursor/>
    </pendingSubscriberPolicy>
    <pendingDurableSubscriberPolicy>
        <!-- 对于耐久的订阅者，非持久化消息 -->
        <!-- storeDurableSubscriberCursor -->
        <!-- vmDurableCursor -->
        <!-- fileDurableSubscriberCursor -->
        <storeDurableSubscriberCursor/>
    </pendingDurableSubscriberPolicy>
</policyEntry>

 

    对于Topic而言，我们也可以根据订阅者的类型，来决定如果处理那些滞留的非持久化消息。

 

    4) offlineDurableSubscriberTimeout

    对于durable订阅者，如果订阅者“离线”，那么Broker将会一直保存属于它的消息，因此消息也会以为它而不能删除，导致积压。通常，订阅者离线的时间是无法预估的，有可能此订阅者永远都不会再上线(可能因为durable订阅者本来应该cancel，但是开发者却忘记了)，这对broker来说是致命的。我们需要限制durable订阅者离线的时间，如果超过时间，那么订阅者将会被移除，消息也会因此而删除。

 

<broker name="localhost" offlineDurableSubscriberTimeout="86400000" offlineDurableSubscriberTaskSchedule="3600000">

 

 

17. 过期消息

    当消息到达consumer端时，会检测消息是否过期，对于过期的消息将不会传递到listener.onMessage方法或者通过receive返回，这些消息将会被直接ACK。

 

    判断一个消息是否过期的方式很简单，就是比较消息的Expiration时间戳和当前时间戳。

 

18. 重复消息(Duplicate)

    因为网络问题或者consumer在集群中迁移的问题(迁移到其他broker中)等，有可能导致consumer接收到重复的消息，所谓“重复消息”就是当前consumer已经“遇到”过的消息被再次接收到。consumer在将消息消费之前，都会检测消息是否重复，对于重复消息，将不会消费而是直接发送poisonAck(毒丸)，broker端会将消息直接删除。(具体源码，请参见ConnectionAudit.isDuplicate()，使用了bitSet来标记某个消息ID是否出现过)

 

19.ActiveMQ Consumer与spring代码样例

    1) spring配置

 

<bean id="activeMQConnectionFactory" class="org.apache.activemq.spring.ActiveMQConnectionFactory">
    <property name="brokerURL" value="tcp://localhost:61616"/>
    <property name="userName" value=""/>
    <property name="password" value=""/>
    <property name="sendTimeout" value="3000" />
</bean>

<!-- order -->
<bean id="orderDestination" class="org.apache.activemq.command.ActiveMQQueue">
    <property name="physicalName" value="order.queue"></property>
</bean>
<bean id="orderListener" class="com.test.service.listener.OrderListener"/>
<bean id="orderConsumer" class="org.springframework.jms.listener.DefaultMessageListenerContainer">
    <property name="connectionFactory" ref="activeMQConnectionFactory" />
    <property name="destination" ref="orderDestination" />
    <property name="messageListener" ref="orderListener" />
    <property name="concurrentConsumers" value="10" />
    <property name="maxConcurrentConsumers" value="20" />
</bean>
<!--
<bean id="orderMessageExecutor" class="org.springframework.scheduling.concurrent.ThreadPoolTaskExecutor">
    <property name="corePoolSize" value="2" />
    <property name="maxPoolSize" value="5" />
    <property name="daemon" value="true" />
    <property name="keepAliveSeconds" value="120" />
</bean>
-->

 

    在上述配置中DefaultMessageListenerContainer可以指定很多其他选项，如下为主要的属性列表：

    messageListener: 消息侦听器，必选属性。

 

    taskExecutor: 任务调度器，可以使用线程池开并发的消费消息。如果开发者不指定，spring将会采用默认的TaskExecutor(SimpleAsyncTaskExecutor,类似于CachedThreadPool)。

 

    concurrentConsumers: 消费者的最大个数，因为在spring中messageListener实例是单例的，比如上文中的orderListener(备注：它实现了MessageListener接口)，所以spring-jms不能自作主张的创建多个messageListener实例来并发消费。所以spring在内部，创建了多个MessageConsumer实例，并使用consumer.receive()方法以阻塞的方式来获取消息，当获取消息后，在执行messageListener.onMessage()方法；concurrentConsumers属性就是为了指定spring内部可以创建MessageConsumer的最大个数；当messageConsumer实例被创建后，将会封装在一个Runner接口并交给taskExecutor来调度；如果consumer在一直没有收到消息，则会被置为“idle”并从consumer列表中移除；如果所有的consumer都处于active状态，则会创建新的consumer实例直到达到maxConcurrentConsumers个数上限。通常taskExecutor的线程池容量稍大于concurrentConsumer。

 

    maxMessagesPerTask: 每个consumer所消费的消息个数，因为每个consumer都会独占一个Thread[consumer.receive()是阻塞的]，当consumer消费maxMessagesPerTask个消息后，它就会退出线程，由taskExecutor重新调度。

 

    receiveTimeout: 内部的consumer在receive方法中阻塞的时间。默认为1秒。

 

    recoveryInterval:  当消息消费时，底层connection异常而无法继续，listener需要等待恢复的时间间隔。默认为5000ms。

 

    concurrency: “concurrentConsumers”与“maxConcurrentConsumers”两个参数的简写方式，格式为“5-10”，则表示concurrentConsumers为5，maxConcurrentConsumers为10。

 

    sessionTransacted: Session是否为事务类型。默认为false。

 

    messageSelector: 消息选择器。如果你希望此listener只接受某种特性的消息，可以通过指定selector的方式来过滤消息。

 

    pubSubDomain: 此消费通道是否为Topic，默认为“false”。所有与Topic有关的属性，只有在pubSubDomain为true的情况下生效。

 

    pubSubNoLocal: 对于Topic而言，此消费者是否消费本地消息。所谓本地消息，就是当Consumer与Producer公用底层一个Connection时，那么Producer发送的消息，相对于此Consumer就是本地消息。在pubSubDomain为true时有效。

 

    subscriptionDurable: 是否为“耐久性”订阅者。在pubSubDomain为true时有效。默认为false。

 

    durableSubscriptionName: 耐久订阅者名称，每个clientId下可以有多个耐久订阅者，但是他们必须有不同的名字。默认为className。

 

    errorHandler: 当listener.onMessage方法抛出异常时，异常该如何处理。

 

    autoStartup: 消费者是否自动启动，默认为true，那么在messageContainer实例化后，将会启动consumer(即调用Connection.start())；如果为false，那些开发者需要在合适的时机手动启动。

    clientId: 对于Topic订阅者而言，此参数必备。

 

    sessionAcknowledgeMode: ACK MODE,默认为AUTO。spring-jms做了一件非常遗憾的事情，如果指定了sessionTransacted为true，那么在调用listener.onMessage()方法之后，则会立即提交事务(session.commit())，即使开发者使用了sessionAwareMessageListener，所以开发者无法实现基于事务的“批量”确认机制。如果开发者指定为CLIENT_ACK，那么spring-JMS将会在onMessage方法返回后立即调用message.acknowlege()方法，所以开发者自己是否确认以及何时确认，将没有意义，如果不希望spring来确认消息，只能在onMessage方法中通过抛出异常的方式。 其中“1”表示AUTO_ACKNOWLEDGE,“2”为CLIENT_ACKNOWLEDGE = 2，“3”为 DUPS_OK_ACKNOWLEDGE = 3。  

    

    2) OrderListener.java

 

public class OrderListener implement MessageListener {
    public void onMessage(Message message) {
        if(!(message instanceof TextMessage)){
            return;
        }
        logger.info(">>>>FollowListener,received:[" + message + "]");
        try {
            //
        } catch(Exception e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }
}

 

 

结语：

    本人通过阅读ActiveMQ的源码，得出本博文的某些结论，或许因为能力有限或者方法不够精确，某些内容尚且不足，请各位不吝赐教，欢迎批评斧正。

 

PolicyEntry属性详解： http://activemq.apache.org/per-destination-policies.html

MessageCursor：http://activemq.apache.org/message-cursors.html

消息转发特性：http://activemq.apache.org/message-dispatching-features.html

 

Slow Consumer：http://activemq.apache.org/slow-consumer-handling.html