前言

本文是游戏中间件详细架构设计文档，用于指导消息队列后续的开发、测试和运维工作。

词汇表

【Reactor 模型】

        Reactor 模式是处理并发 I/O 比较常见的一种模式，用于同步 I/O，中心思想是将所有要处理的 I/O 事件注册到一个中心 I/O 多路复用器上，同时主线程/进程阻塞在多路复用器上；一旦有 I/O 事件到来或是准备就绪(文件描述符或 socket 可读、写)，多路复用器返回并将事先注册的相应 I/O 事件分发到对应的处理器中。

　　Reactor 是一种事件驱动机制，和普通函数调用的不同之处在于：应用程序不是主动的调用某个 API 完成处理，而是恰恰相反，Reactor 逆置了事件处理流程，应用程序需要提供相应的接口并注册到 Reactor 上，如果相应的事件发生，Reactor 将主动调用应用程序注册的接口，这些接口又称为“回调函数”。用“好莱坞原则”来形容 Reactor 再合适不过了：不要打电话给我们，我们会打电话通知你。

       Reactor 模式与 Observer 模式在某些方面极为相似：当一个主体发生改变时，所有依属体都得到通知。不过，观察者模式与单个事件源关联，而反应器模式则与多个事件源关联 。

【Netty 开源框架】

Netty 是由 JBOSS 提供的一个 java 开源框架。Netty 提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。

Netty 是典型的 Reactor 模型结构，在实现上，Netty 中的 Boss 类充当 mainReactor，NioWorker 类充当 subReactor（默认 NioWorker 的个数是当前服务器的可用核数）。在处理新来的请求时，NioWorker 读完已收到的数据到 ChannelBuffer 中，之后触发 ChannelPipeline 中的 ChannelHandler 流。Netty 是事件驱动的，可以通过 ChannelHandler 链来控制执行流向。因为 ChannelHandler 链的执行过程是在 subReactor 中同步的，所以如果业务处理 handler 耗时长，将严重影响可支持的并发数。

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。

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

Role：客户端、服务器

Relation：客户端与服务器采用 TCP 连接，Json 格式传输数据。

                     MySQL 采用主从同步，直接用 MySQL 的主从复制来同步数据。

3.1 架构分析

3.1.1 高可用

对于游戏子系统来说，如果用户达到相应等级后，系统没有给他奖品和专属服务，则 VIP 用户会很不满意，导致用户流失从而损失收入，虽然也比较关键，但没有审核子系统丢消息那么严重。

综合来看，消息队列需要高可用性，包括消息写入、消息存储、消息读取都需要保证高可用性。

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，每个分组存储一部分消息数据。

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

实现机制

1.Java 语言编写消息队列服务器

2.消息存储采用 MySQL

3.SDK 轮询服务器进行消息写入

4.SDK 轮询服务器进行消息读取

5.MySQL 双机保证消息尽量不丢

6.使用 Netty 自定义消息格式，并且支持 HTTP 接口

4.1 核心功能

4.1.1【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

4.1.2【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

4.1.3【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

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，表结构设计为：

Create table ( BusinessName: varchar2, Key: number，Value：varchar2) PK is ‘Key’

4.3 设计规范

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

5. 质量设计

5.1 消息队列管理后台

5.2 成本

NA

6. 演进规划

6.1 消息队列一期

       只考虑单机房，存储选用 MySQL。能够满足基本的高可用的要求

6.2 消息队列二期

     考虑异地多活高可用的需求，满足高性能的需求，形成产品推广到其他 BU 使用