作业要求

1）基于模块 3 第 5 课备选架构 2“自研集群 + MySQL 存储”写出完整的架构设计文档

2）注意不是备选架构文档，而是最终落地的详细架构设计文档

3）细节部分自己尽量想一下实现方案，如果想不出来可以留着

答案

前言

本文为我司游戏业务系统的消息队列中间件详细架构设计文档，用于指导消息队列的后续开发、测试及运维工作。

词汇表

[可选，用于明确定义和说明一些英文缩写、术语等，请用表格来呈现，infoq 写作平台不支持表格，所以只能一个一个的列]

[样例：

Reactor: 网络编程模式

Netty: 开源的网络编程框架

]

1. 业务背景

随着游戏业务的发展，系统数量和用户数量逐步增加，带来系统间的协作效率很低，明显带来几个问题：

• 发布迭代慢：产品迭代发布难度大，系统间不互通依赖人员的交互来进行流程把控

• 系统间调用复杂：系统间逻辑关系复杂，如充值等业务调用还需要安排专属人员处理

• 系统耦合严重：系统间耦合严重，新增新的系统会带来各种问题，并且可能影响已有业务，问题复杂排查难度大

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. 性能要求：性能需要满足当前系统的需求，并且满足未来 2 年内的增长

2. 时间要求：尽快上线，预期是 3 个月内投入生产

3. 成本约束：团队规模不大，共 6 人

4. 技术选型：开发平台是 linux，数据库是 Mysql

5. 可维护性要求：能够进行自运维

6. 稳定性要求：要求稳定性，但是没有双机房需求

3. 总体架构

3.1 架构分析

3.1.1 成本

方案架构和实现成本低，测试成本较低，整体硬件成本可控，目前评估看 20 台足够

3.1.2 可维护性

方案可以融入到现有的运维体系中，而且使用 MySQL 存储数据，可靠性有保证，运维团 队也有丰富的 MySQL 运维经验

3.1.3 可拓展性

可以为业务场景定制开发各种特性，例如权限控制、消费速度预警等。

3.1.4 性能

部分研发人员对于这个方案的性能持怀疑态度，毕竟使用 MySQL 来存储消息数据，性能肯定不如使用文件系统，但是目前评估看满足系统需求，目前性能测试结果为 xxxxx

3.2 总体架构

1）采用数据分散集群的架构，集群中的服务器进行分组，每个分组存储单一业务消息数据。

2）每个分组包含一台主 MySQL 和一台备 MySQL，分组内主备数据复制，分组间数据不同步。

3）正常情况下，分组内的主服务器对外提供消息写入和消息读取服务，备服务器不对外提供服务；主服务 4）器宕机的情况下，备服务器对外提供消息读取的服务。

5）客户端采取轮询的策略写入和读取消息。

4. 详细设计

4.1 核心功能

4.1.1 消息发布

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

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

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

4.2.1 客户端设计

1. 客户端采用 Java 语言开发，基于 Netty 实现与服务端交互

4.2.2 服务器设计

1. 服务器基于 Netty 开发，采用 Reactor 网络模型

2. 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（可以对比 MongoDB shard）

3. 主服务器提供消息读写操作，从服务器只提供消息读取操作

4. 服务器基于 ZooKeeper 进行主从切换

4.2.3 客户端 &服务器协议设计

1. 客户端与服务端采用 TCP 连接，采用 Json 传递数据

2. 为了兼容非 Java 系统，服务端同时提供 HTTP 接口

4.2.4 消息存储设计

1. 采用 MySQL 主从同步

2. 每个消息队列对应一个表

3. 消息表最多存储 30 天内的消息，过期的自动清除

4. 直接用 MySQL 的主从复制来实现数据复

4.2.5 消息发送可靠性

1. 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。

2. 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。

4.2.5 消息存储可靠性

1. 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。

4.2.6 消息投递可靠

4.3 设计规范

[必选，描述 Role 和 Relation 相关的开发框架、连接协议、数据包格式等]

[样例：

1）消息队列服务器使用 Spring Boot + Netty 开发

2）MySQL 使用 Innodb 存储引擎

3）TCP 包的结构设计……（此处省略，请自行补充）

]

[技巧：如果某个规范涉及内容比较多，请独立章节描述，例如数据包格式定义]

5. 质量设计

[必选，描述和质量相关的设计，包括：可测试性、可维护性、可观测性、成本等设计]

[样例：

5.1 消息队列管理后台

5.2 成本

]

[技巧：如果某个维度不涉及，也请在文档中说明，避免评审的时候被认为考虑不周全]

6. 演进规划

[必选，可以是演进规划，也可以是项目计划，需要描述每个里程碑或者版本具体要实现的能力]

[样例：

6.1 消息队列一期

6.2 消息队列二期

]

[技巧：开发阶段快速迭代，小步快跑，但要基本完善后才能正式推出给其他人用]