RocketMQ事务消息学习及刨坑过程

一、背景

MQ组件是系统架构里必不可少的一门利器，设计层面可以降低系统耦合度，高并发场景又可以起到削峰填谷的作用，从单体应用到集群部署方案，再到现在的微服务架构，MQ凭借其优秀的性能和高可靠性，得到了广泛的认可。
随着数据量增多，系统压力变大，开始出现这种现象：数据库已经更新了，但消息没发出来，或者消息先发了，但后来数据库更新失败了，结果研发童鞋各种数据修复，这种生产问题出现的概率不大，但让人很郁闷。这个其实就是数据库事务与MQ消息的一致性问题，简单来讲，数据库的事务跟普通MQ消息发送无法直接绑定与数据库事务绑定在一起，例如上面提及的两种问题场景：

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1. 数据库事务提交后发送MQ消息；
2. MQ消息先发，然后再提交数据库事务。

场景1的问题是数据库事务可能刚刚提交，服务器就宕机了，MQ消息没发出去，场景2的问题就是MQ消息发送出去了，但数据库事务提交失败，又没办法追加已经发出去的MQ消息，结果导致数据没更新，下游已经收到消息，最终事务出现不一致的情况。

二、事务消息的引出

我们以微服务架构的购物场景为例，参照一下RocketMQ官方的例子，用户A发起订单，支付100块钱操作完成后，能得到100积分，账户服务和会员服务是两个独立的微服务模块，有各自的数据库，按照上文提及的问题可能性，将会出现这些情况：

• 如果先扣款，再发消息，可能钱刚扣完，宕机了，消息没发出去，结果积分没增加。
• 如果先发消息，再扣款，可能积分增加了，但钱没扣掉，白送了100积分给人家。
• 钱正常扣了，消息也发送成功了，但会员服务实例消费消息出现问题，结果积分没增加。

由此引出的是数据库事务与MQ消息的事务一致性问题，rocketmq事务消息解决的问题：解决本地事务执行与消息发送的原子性问题。这里界限一定要明白，是确保MQ生产端正确无误地将消息发送出来，没有多发，也不会漏发。但至于发送后消费端有没有正常的消费掉（如上面提及的第三种情况，钱正常扣了，消息也发了，但下游消费出问题导致积分不对），这种异常场景将由MQ消息消费失败重试机制来保证，不在此次的讨论范围内。

常用的MQ组件针对此场景都有自己的实现方案，如ActiveMQ使用AMQP协议(二阶提交方式)保证消息正确发送，这里我们以RocketMQ为重点进行学习。

三、RocketMQ事务消息设计思路

根据CAP理论，RocketMQ事务消息通过异步确保方式，保证事务的最终一致性。设计流程上借鉴两阶段提交理论，流程图如下：

1. 应用模块遇到要发送事务消息的场景时，先发送prepare消息给MQ。
2. prepare消息发送成功后，应用模块执行数据库事务（本地事务）。
3. 根据数据库事务执行的结果，再返回Commit或Rollback给MQ。
4. 如果是Commit，MQ把消息下发给Consumer端，如果是Rollback，直接删掉prepare消息。
5. 第3步的执行结果如果没响应，或是超时的，启动定时任务回查事务状态（最多重试15次，超过了默认丢弃此消息），处理结果同第4步。
6. MQ消费的成功机制由MQ自己保证。

四、RocketMQ事务消息实现流程

以RocketMQ 4.5.2版本为例，事务消息有专门的一个队列RMQ_SYS_TRANS_HALF_TOPIC，所有的prepare消息都先往这里放，当消息收到Commit请求后，就把消息再塞到真实的Topic队列里，供Consumer消费，同时向RMQ_SYS_TRANS_OP_HALF_TOPIC塞一条消息。简易流程图如下：

上述流程中，请允许我这样划分模块职责：

1. RocketMQ Client即我们工程中导入的依赖jar包，RocketMQ Broker端即部署的服务端，NameServer暂未体现。
2. 应用模块成对出现，上游为事务消息生产端，下游为事务消息消费端（事务消息对消费端是透明的，与普通消息一致）。

应用模块的事务因为中断，或是其他的网络原因，导致无法立即响应的，RocketMQ当做UNKNOW处理，RocketMQ事务消息还提供了一个补救方案：定时查询事务消息的数据库事务状态

简易流程图如下：

五、结束语

本篇简单介绍了事务消息的解决的场景和职责的界限，基本的设计思路和流程，在此借鉴学习了RocketMQ作者的图稿，然后挑了部分代码作简要的讲解，还是自己的刨坑过程，文章内有任何不正确或不详尽之处请留言指导，谢谢。