RabbitMQ、Kafka、RocketMQ 是如何实现高可用的？

本文从高可用的角度观察一下 RabbitMQ、Kafka、RocketMQ，看看它们各自的实现思路。

1. RabbitMQ

RabbitMQ 有 3 种部署模式：

• 单机模式
• 普通集群模式
• 镜像集群模式

单机模式与高可用完全没关系，咱就不说了，直接看看这2种集群模式。

1.1 普通集群模式

某一个 Queue 是在集群中的某一个 Broker 上，各个 Broker 会同步元数据，但不会同步 Queue 的消息数据。

如果某一个 Broker 故障了，其中的 Queue 便无法使用。如果消息没有配置消息持久化，则消息丢失。

可以看到，这种方式并没有实现高可用，只是扩展性比较好，扩充 Broker 可以容纳更多的 Queue，提高吞吐量。

1.2 镜像集群模式

一个 Broker 中 Queue 的元数据和消息数据都会同步到其他 Broker 上，就是做了全量备份，所以称为 “镜像模式”。

实现了高可用，如果一个 Broker 故障了，没关系，可以使用其他 Broker 继续工作，消息数据不会丢失。

可用性上去了，但扩展性没有了。

一个 Queue 的数据是全量存在 Broker 中的，所以 Queue 的消息容量、消息处理能力，都受限于 Broker。

普通集群模式 没有达到高可用，扩展性较好。

镜像集群模式 实现了高可用，但扩展性差。

2. Kafka

Kafka 把 Topic（主题/队列）分为了多个 Partition（分区），Topic 只是逻辑概念，Partition 才是实际的消息存储单元。

一个 Topic 的多个 Partition 分散在多个 Broker 中，每个 Partition 存放 Topic 的一部分数据。

有了 Partition 之后，Topic 就具有了极强的扩展性，可以指定 N 个 Partition。

可以为 Partition 指定多个“副本”，分散在不同的 Broker，从而实现其高可用。

当某个 Broker 故障的时候，其中存放的 Partition 不可用，但没有关系，可以使用其他 Broker 上的副本。

Partition 的多个副本分为两种角色，Leader 和 Follower。

Leader 是由 Kafka 选举出来的，负责处理消息的读写。Leader 收到新消息后，会同步给 Follower。

Follower 的作用是候选人，当 Leader 出事儿之后，Kafka 会从 Follower 中选举出新的 Leader。

可以配置消息写入完成的标准：

• 写入 Leader 既可 -- 速度快，但可能会有消息丢失，例如在同步到 Follower 之前 Broker 故障了，则消息丢失。
• Follower 同步完成之后才算写入成功 -- 消息可靠性极高，但影响写入速度。

3. RocketMQ

这是 RocketMQ 的官方结构图，左右是 Producer 和 Consumer，中间是 RocketMQ，分为两个部分：

• NameServer 集群 -- 存放元数据
• Broker 集群 -- 存放队列数据

这两部分都需要保证高可用。

NameServer 是独立运行的，保存着集群完整的集群元数据，例如路由信息、Broker信息、数据信息。

为了保证其高可用，可以运行多个 NameServer，之间完整的同步数据即可。

这样只要有一个 NameServer 是可用的，就不会影响集群的正常工作。

Broker 集群的部署方式可以分为 3 种。

• 多 Master

部署多个 Broker，角色都是 Master，Topic 的数据会分散存储在这些 Broker 中。

单个 Master 故障会导致其中数据无法使用，需要等待修复。

如果想保障数据的可靠性，可以使用【RAID10 + 同步刷盘】机制。

• 多 Master 多 Slave

为 Master 配置了 Slave，Master 会把数据同步到 Slave。

当 Master 故障之后，可以用 Slave 顶上去，数据和服务都不影响，但会有短暂的停顿，需要修改配置并重启才能完成切换动作。

数据同步的方式分为：

1）异步 -- Master 写入完成即可，异步同步给 Slave。写入速度快，但同步会有延迟，可能会丢数据。

2）同步 -- Master 与 Slave 都写入之后才算成功。不会丢消息，但写入速度降低。

• Dledger Group

Dledger 模式要求为 Master 配置 2 个 Slave，3 者组成一个 Dledger Group。

Dledger 也是 Master-Slave 同步的方式，好处在于可以实现自动选举 Master，自动切换。

当 Master 故障的时候，RocketMQ 可以从组内选出一个新的 Master，完成自动切换，这样更进一步提高了集群的可用性。

最后小结一下。