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

MQ: 消息队列

Mysql：关系型数据库

Zookeeper: 服务注册中心

Producer: 消息提供者

Consumer: 消费者

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。

具体表现为：

• 性能问题：当运营子系统升级以后，需要同步调用“论坛子系统”“包管理子系统”“App”，“Web”等共 4 个子系统，性能很低。

• 耦合问题：当新增一个子系统时，例如如果要增加“广告子系统”，那么广告子系统需要开发新的接口给微博发布子系统调用。

• 效率问题：每个子系统提供的接口参数和实现都有一些细微的差别，导致每次都需要重新设计接口和联调接口，开发团队和测试团队花费了许多重复工作量。

• 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，中间件团队熟悉 Java 语言，但有一个同事 C/C++很牛。

2，成本不能超过 1000 万

3，数据库存储采用 Mysql

4，人力投入 6 人

5，性能接近或超越 kafka

6，满足业务需求的基本功能

7，目前整个业务系统是单机房部署，没有双机房。

8，开发周期短，1 个月。

3. 总体架构

3.1 架构分析

复杂度分析：

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。

高可用：需要，游戏版本发布和 VIP 都是高优先级业务

可扩展：不需要，消息队列的功能基本明确，无需扩展

成本：开发投入人力和时间不能太长

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 机器宕机的情况下，备服务器对外提供消息读取的服务，使用 zookeeper 做注册中心。

4）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 消息发送流程

SDK 轮询服务器进行消息写入

4.1.2 消息消费流程

SDK 轮询服务器进行消息读取

4.1.3 消息存储

采用 Mysql 进行数据存储

4.1.4 服务注册

采用 Zookeeper 进行 MQ 服务的注册

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

4) 消息的消费

SDK 轮询服务器进行消息读取

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

• 4 字节表示消息的长度，消息的长度是整个消息体所占用的字节数的大小

• 4 字节的魔数，是固定值，有 MESSAGE_MAGIC_CODE 和 BLANK_MAGIC_CODE

• 4 字节的 CRC，是消息体的校验码，用于防止网络、硬件等故障导致数据与发送时不一样带来的问题

• 4 字节的 queueId，表示消息发到了哪个 MessageQueue(逻辑上相当于 kakka 的 partition)

• 4 字节的 flag，flag 是创建 Message 对象时由生产者通过构造器设定的 flag 值

• 8 字节的 queueOffset，表示在 queue 中的偏移量

• 8 字节的 physicalPosition，表示在存储文件中的偏移量

• 4 字节 sysFlag，是生产者相关的信息标识，具体生产逻辑可以看相关代码

• 8 字节消息创建时间

• 8 字节消息生产者的 host

• 8 字节消息存储时间

• 8 字节消息存储的机器的 host

• 4 字节表示重复消费次数

• 8 字节消息事务相关偏移量

• 4 字节表示消息体的长度

• 消息休，不是固定长度，和前面的 4 字节的消息体长度值相等

• 1 字节表示 topic 的长度，因此 topc 的长度最多不能超过 127 个字节，超过的话存储会出错（有前置校验）

• Topic，存储 topic，因为 topic 不是固定长度，所以这里所占的字节是不固定的，和前一个表示 topic 长度的字节的值相等

• 2 字节 properties 的长度，properties 是创建消息时添加到消息中的，因此，添加在消息中的 poperties 不能太多太大，所有的 properties 的 kv 对在拼接成 string 后，所占的字节数不能超过 2^15-1

• Properties 的内容，也不是固定长度，和前面的 2 字节 properties 长度的值相同

5. 质量设计

5.1 消息队列管理后台

5.2 成本

a，人力成本：6 人

b，服务器成本：服务采多 sharding 架构，每个 sharding 包含一主从两台服务器，可进行切换，同时包含一主一从两个 Mysql 数据库实例，保证数据高可用。

5.3 可测试性

搭建消息队列管理后台，可进行测试，具备可测试性。

5.4 可维护性

搭建消息队列管理后台，可进行维护，具备可维护性。

5.5 可观测性

搭建消息队列管理后台，可进行观测，具备观测性。

6. 演进规划

6.1 消息队列一期

具备以下基本业务功能：

a，消息发送

b，消息读取

c，消息持久化存储

d，轮询

e，高可用

6.2 消息队列二期

a，新增消息队列后台系统，提供对消息队列系统的监控，维护。