面试题：消息队列RocketMQ中如何实现主从架构以保障高可用？

Question

请阐述RocketMQ主从架构的工作原理，以及在这种架构下是如何保证消息的可靠传递和系统的高可用性的，包括主从节点之间的数据同步机制等。

Answer 1

RocketMQ主从架构工作原理

1. 整体架构概述：RocketMQ主从架构中，每个Broker集群包含一个Master节点和多个Slave节点。Master负责处理客户端的读写请求，Slave主要用于数据备份，当Master出现故障时，部分Slave可切换为Master继续提供服务。
2. 消息读写流程
   • 写消息：生产者将消息发送到Master节点，Master接收到消息后，会将消息写入本地CommitLog文件，并向Slave节点同步数据。
   • 读消息：消费者默认从Master节点读取消息。在一些配置下，也可从Slave节点读取消息，这通常用于减轻Master的读压力，尤其是在消息消费场景对实时性要求不高的情况下。

保证消息可靠传递的机制

1. 刷盘策略
   • 同步刷盘：Master接收到消息后，会先将消息写入磁盘的CommitLog文件，只有在消息成功持久化到磁盘后，才会向生产者返回成功响应。这种策略能最大程度保证消息不丢失，但会影响系统的写入性能。
   • 异步刷盘：Master接收到消息后，会先将消息写入内存的PageCache，然后异步将PageCache中的数据刷入磁盘。这种策略写入性能较高，但如果系统发生宕机，可能会丢失一部分还未刷入磁盘的消息。
2. 消息确认机制
   • 生产者发送消息后，会等待Broker的确认响应。如果在规定时间内未收到确认，生产者会进行重试。这确保了生产者能感知到消息是否成功发送到Broker。
   • Broker在成功接收并处理消息后，才会向生产者返回确认。对于事务消息，RocketMQ通过二阶段提交机制保证消息的最终一致性和可靠性。

保证系统高可用性的机制

1. 主从切换：当Master节点出现故障时，监控系统（如NameServer）会感知到，并通知集群中的其他节点。此时，部分Slave节点可被选举为新的Master节点，继续提供服务。选举过程通常基于一定的规则，如节点的健康状态、数据同步情况等。
2. 多副本机制：通过Slave节点对Master节点的数据进行备份，即使某个节点出现故障，其他节点上仍然保存有完整的数据副本，从而保证了系统的数据可用性。

主从节点之间的数据同步机制

1. 同步复制：Master在将消息写入本地CommitLog后，会等待所有配置为同步复制的Slave节点将消息写入各自的CommitLog后，才向生产者返回成功响应。这种方式保证了主从节点数据的强一致性，但会降低写入性能。
2. 异步复制：Master在将消息写入本地CommitLog后，立即向生产者返回成功响应，同时异步将消息同步给Slave节点。这种方式写入性能较高，但可能会存在短暂的数据不一致情况，例如Master故障时，部分已确认给生产者但还未同步到Slave的消息可能丢失。