前言

本文是游戏业务线消息队列中间件详细架构设计文档，用于指导消息队列后续的开发、测试和运维

词汇表

Reactor: 网络编程模式

Netty: 开源的网络编程框架

MySQL: 关系型数据库

1. 业务背景

2014 年左右，游戏业务发展很快，系统也越来越多，系统间协作的效率很低，例如：

【新版本发布了】

1. 游戏厂家更新游戏版本后，运营人员获取最新的游戏包，更新版本信息，然后上传包

到包管理系统打测试包，运营人员进行基本测试。运营子系统通知论坛有新的包将要

发布，进行预热。

2. 测试完成后，运营管理子系统要通知包管理系统进行打包

3. 游戏准点正式发布的时候，运营子系统要通知 App、Web 站点等即时更新到新版本

【玩家充钱了】

1. 玩家进行充值，充值完成后充值子系统通知 VIP 子系统；

2. VIP 子系统判断玩家等级，达到 VIP 后，等级子系统要通知福利子系统进行奖品发

放，要通知客服子系统安排专属服务人员，要通知商品子系统进行商品打折处理……

等级子系统的开发人员也是不胜其烦。

基于以上背景，我们需要引入消息队列进行系统解耦，将目前的同步调用改为异步通知。

2. 约束和限制

1. 中间件团队规模不大，大约 6 人左右。

2. 中间件团队熟悉 Java 语言，但有一个同事 C/C++很牛。

3. 开发平台是 Linux，数据库是 MySQL。

4. 目前整个业务系统是单机房部署，没有双机房。

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

需要，游戏版本发布和 VIP 都是高优先级业务，需要保证系统整体可用

3.1.2 高性能

不需要高性能，游戏新版本发布和 VIP 充值的消息并不多

3.1.3 可扩展

扩展不需要，消息队列的功能基本明确，无需扩展

3.1.4 成本

开发投入人力和时间不能太长，服务总数量不能太多

3.1.5 可维护性

各种维护操作要方便，例如收发消息情况、权限控制、上下线等

3.2 总体架构

1. Java 语言编写消息队列服务器

   消息存储采用 MySQL

   SDK 轮询服务器进行消息写入

   SDK 轮询服务器进行消息读取

   MySQL 双机保证消息尽量不丢

   使用 Netty 自定义消息格式，并且支

   持 HTTP 接口

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 消息发送流程

1. 消息队列系统设计两个角色：生产者和消费者，每个角色都有唯一的名称。

2. 消息队列系统提供 SDK 供各业务系统调用，SDK 从配置中读取所有消息队列系统的服务器信息，SDK 采取轮询算法发起消息写入请求给

主服务器。

3. 如果某个主服务器无响应或者返回错误，SDK 将发起请求发送到下一台主服务，相当于在客户端实现了分片的功能

4.1.2 消息读取流程

1. 消息队列系统提供 SDK 供各业务系统调用，SDK 从配置中读取所有消息队列系统的服务器信息，轮流向所有服务器发起消息读取请求。

2. 消息队列服务器需要记录每个消费者的消费状态，即当前消费者已经读取到了哪条消息，当收到消息读取请求时，返回下一条未被读

取的消息给消费者。

3. 默认情况下主服务器提供读写服务，当主服务器挂掉后，从服务器提供读消息服务

4.1.3 服务器主从切换流程

1. 同一组的主从服务器配置相同的 group 名称，在 ZooKeeper 建立对应的 PERSISENT 节点

2. 主从服务器启动后，在 ZooKeeper 对应的 group 节点下建立 EPHEMERAL 节点，名称分为为 master 和 slave

3. 从服务器 watch 主服务器的 master 节点状态，当 master 节点超时被删除后，从服务器接管读消息，收到客户端 SDK 的读消息请求后返回

消息，收到客户端 SDK 的写请求直接拒绝。

4.2 关键设计

1. 消息发送可靠性

业务服务器中嵌入消息队列系统提供的 SDK，SDK 支持轮询发送消息，当某个分组的主服务器无法发送消息时，SDK 挑选下一个分组主服务器重发消息，依次尝试所有主服务器直到发送成功；如果全部主服务器都无法发送，SDK 可以缓存消息，也可以直接丢弃消息，具体策略可以在启动 SDK 的时候通过配置指定。

如果 SDK 缓存了一些消息未发送，此时恰好业务服务器又重启，则所有缓存的消息将永久丢失，这种情况 SDK 不做处理，业务方需要针对某些非常关键的消息自己实现永久存储的功能。

2. 消息存储可靠性

消息存储在 MySQL 中，每个分组有一主一备两台 MySQL 服务器，MySQL 服务器之间复制消息以保证消息存储高可用。如果主备间出现复制延迟，恰好此时 MySQL 主服务器宕机导致数据无法恢复，则部分消息会永久丢失，这种情况不做针对性设计，DBA 需要对主备间的复制延迟进行监控，当复制延迟超过 30 秒的时候需要及时告警并进行处理。

3. 消息如何存储

每个消息队列对应一个 MySQL 表，消息队列名就是表名，表结构：

CREATE TABLE `t_queue_xxx` (
  `id` bigint(18) NOT NULL AUTO_INCREMENT COMMENT '主键',
  `name` varchar(64) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '队列名',
  `payload` varchar(1024) NOT NULL DEFAULT '' COMMENT '队列内容',
 `create_time` datetime NOT NULL DEFAULT '1970-01-01 10:10:10',
  `update_time` datetime NOT NULL DEFAULT '1970-01-01 10:10:10',
  PRIMARY KEY (`id`),
  KEY `update_time` (`update_time`)
) ENGINE=InnoDB  DEFAULT CHARSET=utf8

4.3 设计规范

1. 消息队列服务器使用 Spring Boot + Netty 开发

2. SDK 采用独立 Jar 包，可以集成到客户端项目中

3. 服务器基于 Netty 开发，采用 Reactor 网络模型

4. 两台服务器组成一个 sharding，整个系统可以多个 sharding，每个 sharding 包含一主一从两台服务器

5. 服务器基于 ZooKeeper 进行主从切换

6. 客户端与服务端采用 TCP 连接，采用 Json 传递数据

7. 为了兼容非 Java 系统，服务端同时提供 HTTP 接口

8. MySQL 使用 Innodb 存储引擎

9. MySQL 采用主从同步

10. 消息表最多存储 30 天内的消息，过期的自动清除

11. 直接用 MySQL 的主从复制来实现数据复制

5. 质量设计

5.1 消息队列管理后台

消息队列后台管理系统，需要有权限管理，配置管理，监控等模块(可以集成到现有系统中)

5.2 测试性

服务端做好单元测试

5.3 成本

人力成本：6 个中间件同学，同时需求兼顾其他需求，人力投入不宜太多

服务器成本：服务采多个 sharding 架构，每个 sharding 包含一主从两台服务器。每个 sharding 同时包含一主一从两个 Mysql 数据库实例。一个 sharding 包含 4 台服务器。可以划分多个 sharding

6. 演进规划

6.1 消息队列一期

开发好基本业务功能，包括消息能够发送、读取，保证系统的可用性。做好基本的监控，比如记录日志等

6.2 消息队列二期

基于基本一期内容，扩展其他的业务功能，比如延迟队列。开始建设消息队列管理后台系统，接入现有的监控系统

6.2 消息队列三期

完善消息队列管理后台系统，接入权限管理、配置管理等功能，增加对消息队列的监控