metaq架构原理

jameswxx

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原创文章，转载请注明出处：http://jameswxx.iteye.com/blog/2034111

本来只是想看下metaq的文档，结果发现好乱，现在metaq其实有两个大分支了，一个是庄晓丹维护的已开源的，另外一个是淘宝内部的，本质结构原理没太大区别，只不过开源的已经去掉了对淘系相关的依赖。然后淘系的metaq已经到3.*版本了，但是文档比较乱，深入到细节时，发现好乱，一个点有好几种说法，火大，干脆自己看metaq的源码，有点意思，做个笔记记录下，怕我以后忘记了。有少量的章节和图片从内网拿来的，大部分是自己写的，记录下几个主要的点。

一：metaq是什么

metaq是一个分布式消息中间件，消息中间件是典型的生产者-消费者模型，核心作用是解耦，生产者和消费者彼此没有直接依赖，同步化解成了异步。metaq并没有遵循jms规范，jms规范体现在系统层面和api层面。

消费模型

例如jms定义了两种消息传递方式：

1 基于队列的点对点消费模型

2 基于发布/订阅的消费模型

Metaq只有发布订阅的消费方式。

消息类型

JMS定义的消息类型有TextMessage、MapMessage、BytesMessage、StreamMessage、ObjectMessage。Metaq只有一种类型：Message。

消息持久性

JMS定义两种持久性类型：

PERSISTENT 指示JMS provider持久保存消息，以保证消息不会因为JMS provider的失败而丢失。
NON_PERSISTENT 不要求JMS provider持久保存消息。

Metaq的消息都是持久性的

API

JMS定义了消息中间件的生产端api和消费端api，这些api都是约定的接口，都都被metaq无视了。

二：一些概念

消息生产者
负责产生消息并发送消息到meta服务器
消息消费者
负责消息的消费，meta采用pull模型，由消费者主动从meta服务器拉取数据并解析成消息并消费
Topic
消息的主题，由用户定义并在服务端配置。producer发送消息到某个topic下，consumer从某个topic下消费消息
分区
同一个topic下面还分为多个分区，如meta-test这个topic我们可以分为10个分区，分别有两台服务器提供，那么可能每台服务器提供5个分区，假设服务器分别为0和1，则所有分区为0-0、0-1、0-2、0-3、0-4、1-0、1-1、1-2、1-3、1-4
Message
消息，负载用户数据并在生产者、服务端和消费者之间传输
Broker
就是meta的服务端或者说服务器，在消息中间件中也通常称为broker。
消费者分组(Group)
消费者可以是多个消费者共同消费一个topic下的消息，每个消费者消费部分消息。这些消费者就组成一个分组，拥有同一个分组名称,通常也称为消费者集群
Offset
消息在broker上的每个分区都是组织成一个文件列表，消费者拉取数据需要知道数据在文件中的偏移量，这个偏移量就是所谓offset。Offset是绝对偏移量，服务器会将offset转化为具体文件的相对偏移量

三：总体结构图

四：消息存储

消息中间件中消息堆积是很常见，这要求broker具有消息存储的能力，消息存储结构决定了消息的读写性能，对整体性能有很大影响，metaq是分布式的，多个borker可以为一个topic提供服务，一个topic下的消息分散存储在多个broker，它们是多对多关系。

如下图

消息定义

id
消息的唯一id，系统自动产生，用户无法设置，在发送成功后由服务器返回，发送失败则为0。
topic
消息的主题，订阅者订阅该主题即可接收发送到该主题下的消息，必须
data
消息的有效载荷，也就是消息内容，meta永远不会修改消息内容，你发送出去是什么样子，接收到就是什么样子。
attribute
消息属性，一个字符串，可选。发送者可设置消息属性来让消费者过滤。

物理文件
metaq将消息存储在本地文件中，每个文件最大大小为1G，如果写入新的消息时，超过当前文件大小，则会自动新建一个文件。文件名称为起始字节大小，例如，假设文件最大尺寸为1k，有三个文件，则文件名如
下(长度为20位，不足补0)：
00000000000000000000
00000000000000001024
00000000000000002048
即使一个broker为多个topic服务，这些topic的消息都存储同一个文件组中，消息顺序写入，永远都是当前文件在写，其他文件只读。

索引文件
弄清消息的物理存储后，也许我们会有一个疑问：如何读取指定topic的当前消息？的确，仅仅只存储消息是无法做到这个的，所以metaq还有索引文件，类似数据库的索引，但是有很大区别。broker将消息存储到文件后，会将该消息在文件的物理位置，消息大小，消息类型封装成一个固定大小的数据结构，暂且称这个数据结构为索引单元吧，大小固定为16k，消息在物理文件的位置称为offset。

索引单元结构

offset	size	messateType
8字节	4字节	4字节

多个索引单元组成了一个索引文件，索引文件默认固定大小为20M，和消息文件一样，文件名是

起始字节位置，写满后，产生一个新的文件。

逻辑分区
一个逻辑分区实际上是一组索引文件。一个topic在一个broker上可以有多个逻辑分区，默认为1，但可自由配置。为什么会有多个分区的情况？逻辑分区的作用不仅仅是通过索引提供快速定位消息的功能，它还跟整个metaq的集群有很大的关系。

逻辑结构图

五：集群与负载均衡

Topic分布

一个topic可以分布在多台broker上，具体体现就是多个broker配置了这个topic，并且最少有一个分区。假如有一个topic名为”t1”，两个broker：b1,b2；每个borker都为t1配置了两个分区。那么t1一共有4个分区：b1-1,b1-2,b2-1,b2-2。生产者和消费者对topic发布消息或消费消息时，目的地都是以分区为单位。当一个topic消息量逐渐变大时，可以将topic分布在更多的borker上。某个broker上的分区数越多，意味着该borker承担更繁重的任务，分区数可以认为是权重的表现形式。

生产者
生产者在通过zk获取分区列表之后，会按照brokerId和分区号的顺序排列组织成一个有序的分区列表，发送的时候按照从头到尾循环往复的方式选择一个分区来发送消息。这是默认的分区策略，考虑到我们的broker服务器软硬件配置基本一致，默认的轮询策略已然足够。如果你想实现自己的负载均衡策略，可以实现上文提到过的PartitionSelector接口，并在创建producer的时候传入即可。在broker因为重启或者故障等因素无法服务的时候，producer通过zookeeper会感知到这个变化，将失效的分区从列表中移除做到fail over。因为从故障到感知变化有一个延迟，可能在那一瞬间会有部分的消息发送失败。

消费者
消费者的负载均衡会相对复杂一些。我们这里讨论的是单个分组内的消费者集群的负载均衡，不同分组的负载均衡互不干扰，没有讨论的必要。消费者的负载均衡跟topic的分区数目紧密相关，要考察几个场景。首先是，单个分组内的消费者数目如果比总的分区数目多的话，则多出来的消费者不参与消费

其次，如果分组内的消费者数目比分区数目小，则有部分消费者要额外承担消息的消费任务，具体见示例图如下

六：文件读写

消息存储在文件中，如何保证性能？Metaq使用了文件内存映射特性，对应的是MappedByteBuffer对象。 MappedByteBuffer 只是一种特殊的 ByteBuffer ，即是ByteBuffer的子类。 MappedByteBuffer 将文件直接映射到内存（这里的内存指的是虚拟内存，并不是物理内存）。通常，可以映射整个文件，如果文件比较大的话可以分段进行映射，只要指定文件的那个部分就可以。而且，与ByteBuffer十分类似，没有构造函数（你不可new MappedByteBuffer（）来构造一个MappedByteBuffer），我们可以通过 java.nio.channels.FileChannel 的 map() 方法来获取 MappedByteBuffer 。其实说的通俗一点就是Map把文件的内容被映像到计算机虚拟内存的一块区域，这样就可以直接操作内存当中的数据而无需操作的时候每次都通过I/O去物理硬盘读取文件，所以效率上有很大的提升。

映射方式

MappedByteBuffer map(int mode,long position,long size); 可以把文件的从position开始的size大小的区域映射为内存映像文件，mode指出了可访问该内存映像文件的方式：

READ_ONLY,（只读）

试图修改将导致抛出异常

READ_WRITE（读/写）

对得到的缓冲区的更改最终将传播到文件；该更改对映射到同一文件的其他程序不一定是可见的。

PRIVATE（专用）

对得到的缓冲区的更改不会传播到文件，并且该更改对映射到同一文件的其他程序也不是可见的；相反，会创建缓冲区已修改部分的专用副本。

三个关键方法

fore()

缓冲区是READ_WRITE模式下，此方法对缓冲区内容的修改强行写入文件

load()

将缓冲区的内容载入内存，并返回该缓冲区的引用

isLoaded()

如果缓冲区的内容在物理内存中，则返回真，否则返回假

调用信道的map()方法后，即可将文件的某一部分或全部映射到内存中，映射内存缓冲区是个直接缓冲区，继承自ByteBuffer,但相对于ByteBuffer,它有更多的优点： a. 读取快 b. 写入快 c. 随时随地写入

释放内存句柄

通过FileChannel.map方法可以得到一个MappedByteBuffer，但FileChannel没有提供unmap方法，FileChannel关闭后，不会释放映射的MappedByteBuffer。导致的问题是一个map过的文件关闭后，却无法将其删除。根据JAVADOC的说明,是在垃圾收集的时候.而众所周知垃圾收集是程序根本无法控制的，有个土方：

AccessController.doPrivileged(new PrivilegedAction() { 
  public Object run() { 
    try { 
      Method getCleanerMethod = buffer.getClass().getMethod("cleaner", new Class[0]); 
      getCleanerMethod.setAccessible(true); 
      sun.misc.Cleaner cleaner = (sun.misc.Cleaner)  
      getCleanerMethod.invoke(byteBuffer, new Object[0]); 
      cleaner.clean(); 
    } catch (Exception e) { 
      e.printStackTrace(); 
    } 

    return null; 
  } 
});

如果希望更加高效地处理映射到内存中的文件，把文件的内容加载到物理内存中是一个好办法。通过MappedByteBuffer类的load方法可以把该缓冲区所对应的文件内容加载到物理内存中，以提高文件操作时的性能。由于物理内存的容量受限，不太可能直接把一个大文件的全部内容一次性地加载到物理内存中。可以每次只映射文件的部分内容，把这部分内容完全加载到物理内存中进行处理。完成处理之后，再映射其他部分的内容。由于I/O操作一般比较耗时，出于性能考虑，很多操作在操作系统内部都是使用缓存的。在程序中对MappedByteBuffer做的修改不一定会立即同步到文件系统中。如果在没有同步之前发生了程序错误，可能导致所做的修改丢失。因此，在执行完某些重要文件内容的更新操作之后，应该调用MappedByteBuffer类的force方法来强制要求把这些更新同步到底层文件中。可以强制同步的更新有两类，一类是文件的数据本身的更新，另一类是文件的元数据的更新。在使用 force方法时，可以通过参数来声明是否在同步数据的更新时也同步元数据的更新。

七：消息消费

metaq的消费模型不是生产端推送，而是消费端不停拉取。但是注意，不停拉取不是指消费端定时拉取，而是拉取完一批消息，消费完毕，再去拉取下一批。这里有实时性和吞吐量之间的矛盾，如果每次批量拉取的消息数量过少，会增加实时性，但是减少吞吐量；反之，如果每次批量拉取的消息数量过大，则实时性会打折扣，但吞吐量上升。由于metaq的消息存储结构，消费端拉取消息时，至少需要以下几个参数：

消息主题
逻辑队列序号
索引起始位置
消息最大长度
当前请求序列号
消费者分组名称

Metaq刚好也定义了这样的一个请求对象，刚好6个属性，分别对应前面所说的参数。

public class GetCommand{
    private final long offset;
    private final intmaxSize;
    private final int partition;
    private final String group;
    private Integer opaque;
    private String topic;
    ……
}

根据topic和partition找到逻辑队列：A
根据offset从A定位指定的索引文件：B
从B中读取所有的索引数据：C
遍历C，根据索引单元的消息物理地址和消息长度，找到物理消息D，将D放入集合，并计算消息的累加长度，若大于请求里消息最大长度maxSize，则终止遍历，返回结果。

消息结果里有当前批次消息的索引读取结束位置（offset），消费端会将当前offset存储在本地，下次拉取消息时，要将结束位置作为参数放入消息拉取请求里。由于metaq是分布式结构，消费端和生产端的对应关系可能会经常变动，offset不能仅仅只是保存到本地，必须保存在一个共享的存储里，比如zookeeper，数据库，或共享的文件系统。默认情况下，metaq将offset及时保存在本地，并定时写入zookeeper。在某些情况下，会发生消息重复消费，比如某个consumer挂掉了，新的consumer将会接替它继续消费，但是offset是异步存储的，可能新的consumer起来后，从zookeeper上拿到的还是旧的offset，导致当前批次重复，产生重复消费。

八：可靠性保证

生产者可靠性保证

消息生产者发送消息后返回SendResult，如果isSuccess返回为true,则表示消息已经确认发送到服务器并被服务器接收存储。整个发送过程是一个同步的过程。保证消息送达服务器并返回结果。

服务器可靠性保证

消息生产者发送的消息，meta服务器收到后在做必要的校验和检查之后的第一件事就是写入磁盘，写入成功之后返回应答给生产者。因此，可以确认每条发送结果为成功的消息服务器都是写入磁盘的。写入磁盘，不意味着数据落到磁盘设备上，毕竟我们还隔着一层os，os对写有缓冲。Meta有以下刷盘策略：

异步刷盘

每1000条（可配置），即强制调用一次force来写入磁盘设备。
每隔10秒（可配置），强制调用一次force来写入磁盘设备。

同步刷盘

此外，如果存储配置上的groupCommitEnable选项为true，则会在写入消息后，立即强制刷盘。

消费者可靠性保证

消费者是一条接着一条地消费消息，只有在成功消费一条消息后才会接着消费下一条。如果在消费某条消息失败（如异常），则会尝试重试消费这条消息（默认最大5次），超过最大次数后仍然无法消费，则将消息存储在消费者的本地磁盘，由后台线程继续做重试。而主线程继续往后走，消费后续的消息。因此，只有在MessageListener确认成功消费一条消息后，meta的消费者才会继续消费另一条消息。由此来保证消息的可靠消费。消费者的另一个可靠性的关键点是offset的存储，也就是拉取数据的偏移量。默认存储在zoopkeeper上，zookeeper通过集群来保证数据的安全性。Offset会定期保存，并且在每次重新负载均衡前都会强制保存一次，因此可能会存在极端情况下的消息的重复消费。

九：zookeeper存储结构

/meta/brokers/ids

描述broker的注册信息

假如有3个broker，id分别为m1,s1,s2,s1和s2是m1的slave(实际上这些id都是数字，不能有字母)。则结构为

/meta/brokers/ids/m1/master

/meta/brokers/ids/m1/slaves1

/meta/brokers/ids/m1/slaves2

m1是master brokerid，如果根据m1找master brokerid，只需判断m1/master是否存在。如果寻找m1的slave，只需找到m1下的3个节点，比对节点名称是否以"slave"字符串开头，若是，则截取slave id加入到slave节点集合。

/meta/brokers/topics

这个结构稍微有些复杂，还是举例说明吧。假如有以下broker信息:master m1,slave s1;master m2,slave s2;有一个topic名为”hello”,两组broker都配置了”hello”这个topic。则目录如下：

/meta/brokers/topics/hello/m1-m

/meta/brokers/topics/hello/m2-m

/meta/brokers/topics/hello/s1-s

/meta/brokers/topics/hello/s2-s

-m表示master，-s表示slave，为什么要有这个结构呢？因为producer给某个topic推送消息时，需要知道哪些broker配置了该topic。

    根据topic获取master或者slave，很简单，找到/meta/brokers/topics/hello的子目录名称，然后判断是否以-m或者-s结尾，分别归类为master和slave。不过拿到master或者slave的brokeid后，还需要按照brokeid检查broker是否存在。详情可以看MetaZookeeper的getMasterBrokersByTopic方法。
    关于topic在broker上的分区信息，接着上面继续思考，仅仅知道哪些borker配置了某个topic还不够，
因为topic在一个broker上还有分区信息。假如hello这个topic在m1上有2个分区，可以认为
/meta/brokers/topics/hello是一个目录，/meta/brokers/topics/hello/m1-m是一个文件，那么hello这个
topic在m1上的分区信息就是文件里的数据了。
    /meta/brokers/topics/hello/m1-m的数据是一个整数，某个topic在某个broker上的分区号是递增的，因此如果/meta/brokers/topics/hello/m1-m的数据为2，则表明hello在m1上的分区有2个。详情请看MetaZookeeper的getPartitionsForTopicsFromMaster方法。基于/meta/brokers/topics的结构，还可以查找某个broker发布了哪些topic。假如存在以下目录

/meta/brokers/topics/hello1/m1-m
/meta/brokers/topics/hello1/m2-m
/meta/brokers/topics/hello1/s1-s
/meta/brokers/topics/hello1/s2-s
/meta/brokers/topics/hello2/m1-m
/meta/brokers/topics/hello2/m2-m
/meta/brokers/topics/hello2/s1-s
/meta/brokers/topics/hello2/s2-s
查找过程如下

找到/meta/brokers/topics的所有子目录，得到hello1和hello2，其实就是整个集群里有哪些topic。
遍历每个topic的子目录，例如hello1的子目录为m1-m，m2-m，s1-s，s2-s
遍历这些子目录，找到角色为master的brokerid是否和当前查找的brokerid一致，如果是，则将当前topic加入到指定brokerid发布的topic集合里。例如对于m1这个brokerid，输出是hello1，hello2。详情见getTopicsByBrokerIdFromMaster方法。

/meta/consumers/group/ids

存储某个分组的消费者注册信息，还有他们分别订阅了哪些topic。group是个变量，以消费者的实际分组为
准。假设有一个消费者分组名为“hellogroup”，该分组有两个消费者，id分别为"c1"和"c2"，c1订阅了
topic "t1"和"t2",c3订阅了"t3"和"t4"。则存在以下两个节点：
/meta/consumers/hellogroup/ids/hellogroup_c1 节点数据为“hello1,hello2”
/meta/consumers/hellogroup/ids/hellogroup_c2 节点数据为"hello2,hello3"

消费者id的计算规则
consumerId=所属分组名称+“_”+consumerUUID
如果构建一个消费端时，配置里指定了consumerUUID，则以该consumerUUID为准，否则按照规则计算。见
ConsumerZookeeper的getConsumerUUID方法：

  protected String getConsumerUUID(final ConsumerConfig consumerConfig) throws Exception {
        String consumerUUID = null;
        if (consumerConfig.getConsumerId() != null) {
            consumerUUID = consumerConfig.getConsumerId();
        }else {
            consumerUUID =
                    RemotingUtils.getLocalAddress() + "-" + System.currentTimeMillis() + "-"
                            + this.counter.incrementAndGet();
        }
        return consumerUUID;
  }

/meta/consumers/group/standby

group是一个变量，以实际消费者分组名称为准，这个比较简单，存储的是一个数字，假设为n，那么意思就是该分组的所有消费者都从第n个slave获取信息，禁止写入。默认情况下，该值为空，除非master挂掉，或者人工修改。有个问题待定：一个topic分布在多个broker上，每个broker的slave数量可能不一样，例如某个broker的slave数量1，但是n却为2。以此推测，这个配置可能是基于一个约定，就是每个broker的slave数量都是相同的。

/meta/consumers/group/offsets/topic

存储一个分组对某个topic不同分区的消费位置，group和topic是变量，以实际值为准，假如一个topic名称
为t1,部署在两台broker：b1,b2；每个broker有两个分区。则一共有4个分区：b1-1,b1-2,b2-1,b2-2。一个
消费者分组“hellogroup”消费了这个topic，b1-1,b1-2,b2-1,b2-2的消费位置分别是1,2,3,4；则有以下节点：
/meta/consumers/hellogroup/offsets/t1/b1-1    数据为1
/meta/consumers/hellogroup/offsets/t1/b1-2    数据为2
/meta/consumers/hellogroup/offsets/t1/b2-1    数据为3
/meta/consumers/hellogroup/offsets/t1/b2-2    数据为4

/meta/consumers/group/owners/topic
存储一个分组内，某个topic不同分区被哪个消费者消费了，group和topic是变量，以实际值为准。假如一个topic名称为t1,部署在1台broker：b1；b1有两个分区。则分区id为：b1-1,b1-2。一个分组“hellogroup
消费了这个topic，消费者id分别为c1,c2;c1消费了b1-1,c2消费了b1-2,则有以下节点：
/meta/consumers/hellogroup/owners/t1/b1-1 数据为c1
/meta/consumers/hellogroup/owners/t1/b1-2 数据为c2

十：通信框架

使用淘宝内部一个基于nio的通信框架gecko，类似tbremoting。实现方式和api使用都是类似的。不同的是tbremoting默认基于mina实现，而gecko全都是自己实现的。与tbremoting一样，gecko也是基于Handler机制，向上提供request/processor方式进行业务处理。有关mina的资料介绍非常多，有兴趣可自己学习下，这里不做深入介绍。Gecko的hander定义和mina很像。

public interface Handler {
    void onSessionCreated(Session session);
    void onSessionStarted(Session session);
    void onSessionClosed(Session session);
    void onMessageReceived(Session session, Object msg);
    void onMessageSent(Session session, Object msg);
    void onExceptionCaught(Session session, Throwablethrowable);
    void onSessionExpired(Session session);
    void onSessionIdle(Session session);
    void onSessionConnected(Session session, Object... args);
}

关注void onMessageReceived(Session session, Object msg);当服务端或客户端收到消息后，就会触发这个方法。Session为当前网络连接，msg为收到的信息，网络中传输二进制数据，类似mina，在过滤器链中，二进制数据与java对象之间会互相编码解码，不需要应用层关心。gecko包装了handler，对外只提供request/processor处理方式，意思是对于不同类型请求用相应的处理器处理。事实上onMessageReceived方法收到的msg只有两种对象:RequestCommand和ResponseCommand。分别代表了请求和响应。

 void onMessageReceived(Session session, Object msg){
        ……
        if (message instanceofRequestCommand) {
            this.processRequest(session, message, defaultConnection);
        } else if (message instanceofResponseCommand) {
            this.processResponse(message, defaultConnection);
        }
        ……
}

看看MetaMorphosisBroker的registerProcessors()就知道了。摘录片段如下：

this.remotingServer.registerProcessor(GetCommand.class, new GetProcessor(this.brokerProcessor,
            this.executorsManager.getGetExecutor()));
this.remotingServer.registerProcessor(PutCommand.class, new PutProcessor(this.brokerProcessor,
            this.executorsManager.getUnOrderedPutExecutor()));
this.remotingServer.registerProcessor(OffsetCommand.class, new OffsetProcessor(this.brokerProcessor,
            this.executorsManager.getGetExecutor()));

以下是对应关系(不是全部的)，实际上，不同的request都有对应的通讯协议
GetCommand.class/GetProcessor;
PutCommand.class/PutProcessor;
OffsetCommand.class/OffsetProcessor

十一：通信协议

Meta的协议是基于文本行的协议，类似memcached的文本协议。通用的协议格式如下

command params opaque\r\n body

其中command为协议命令，params为参数列表，而opaque为协议的序列号，用于请求和应答的映射。客户端发送协议的时候需要自增此序列号，而服务端将拷贝来自客户端的序列号并作为应答的序列号返回，客户端可根据应答的序列号将应答和请求对应起来。body为协议体，可选，在协议头里需要有字段指名body长度

Put命令
参数
topic partition value-length flag [transactionKey]
说明
发送消息协议,topic为发送的消息主题，partition为发送的目的分区，value-length为发送的消息体长度,flag为消息标识位,transactionKey为事务标识符，可选。
示例
put meta-test 0 5 0 1\r\nhello

get命令
参数
topic group partition offset maxSize
说明
消费者拉取消息协议，topic为拉取的消息主题，group为消费者分组名称，partition为拉取的目的分区，offset为拉取的起始偏移量，maxSize为本次拉取的最大数据量大小
示例
get meta-test example 0 1024 512 1\r\n

data命令

参数
total-length
说明
get请求返回的应答，total-length返回的数据长度
示例
data 5 1\r\nhello

result命令

参数
code length
说明
通用应答协议，如返回请求结果。code为应答状态码，采用与HTTP应答状态码一样的语义。length为协议体长度
示例
result 200 0 1\r\n

offset命令

参数
topic group partition offset
说明
查询离某个offset的最近有效的offset,topic为查询的消息主题，group为消费者分组名称，partition为查询的分区,offset为查询的offset
示例
offset meta-test example 0 1024 1\r\n

stats命令

参数
item(可选)
说明
查询服务器的统计情况，item为查询的项目名称，如realtime(实时统计),具体的某个topic等，可以为空
示例
stats 1\r\n

十二：异步复制

Meta的HA(High Availability)提供了在某些Broker出现故障时继续工作而不影响消息服务的可用性；跟HA关系紧密的就是Failover，当故障 Server恢复时能重新加入Cluster处理请求，这个过程对消息服务的使用者是透明的。Meta基于Master/Slave实现HA，Slave 以作为Master的订阅者（consumer）来跟踪消息记录，当消息发送到Master时候，Slave会定时的获取此消息记录，并存储在自己的 Store实现上；当Master出现故障无法继续使用了，消息还会在Slave上Backup的记录。这种方式不影响原有的消息的记录，一旦 master记录成功，就返回成功，不用等待在slave上是否记录；正因如此，slave和master还有稍微一点的时间差异，在Master出故障那一瞬间，或许有最新产生的消息，就无法同步到slave；另外Slave可以作为Consumer的服务提供者，意思就是如果要写入必须通过 Master，消费时候可以从Slave上直接获取。

Failover机制采用client端方式，Master和Slave都需要注册到ZK上，一旦Master无法使用，客户端可使用与之对应的Slave；当Master的故障恢复时候，这时候有两种方式处理：

原来的master变成Slave，Slave变成Master；恢复故障的broker作为slave去之前的Slave同步消息。优点简单，但是需要slave和Master有一样的配置和处理能力，这样就能取代Master的位置。（目前Meta采用此方式）
需要自动把请求重新转移回恢复的Master。实现复杂，需要再次把最新的消息从Slave复制会Master，在复制期间还要考虑处理最新的消息服务（Producer可以暂存消息在本地，等复制成功后再和Broker交互）。

十三：分布式事务

metaq提供分了布式事务的功能，说起分布式事务，就不能不提及XA。X/Open 组织定义了分布式事务处理模型。

X/Open DTP 模型包括
应用程序（ AP ）
事务管理器（ TM ）
资源管理器（ RM ）
通信资源管理器（ CRM ）

一般，常见的资源管理器（ RM ）是数据库，常见的通信资源管理器（ CRM ）是消息中间件。

X/Open DTP 模型

二阶段提交示意图

XA与JTA的关系

XA是一个规范，JTA也是一个规范，其实这两个规范是一样的，只不过XA跟语言无关，而JTA是java版的规范，进一步细化了XA规范，定义了明确清晰的接口。

JTA的主要接口
UserTransaction 面向应用程序的接口，控制事务的开始、挂起、提交、回滚等
begin()
开始一个分布式事务，（在后台 TransactionManager 会创建一个 Transaction 事务对象并把此对象通过 ThreadLocale关联到当前线程上 )
commit()
提交事务（在后台 TransactionManager 会从当前线程下取出事务对象并把此对象所代表的事务提交）
rollback()
回滚事务（在后台 TransactionManager 会从当前线程下取出事务对象并把此对象所代表的事务回滚）
ugetStatus()
返回关联到当前线程的分布式事务的状态
usetRollbackOnly()
标识关联到当前线程的分布式事务将被回滚

Transaction
代表一个物理意义上的事务，UserTransaction 接口中的 commit()、rollback()，getStatus() 等方法都将最终委托给 Transaction 类的对应方法执行。
commit()   提交事务
rollback() 回滚事务
setRollbackOnly()    标识关联到当前线程的分布式事务将被回滚
getStatus()     返回关联到当前线程的分布式事务的状态
enListResource(XAResource xaRes, int flag)     将事务资源加入到当前的事务中
udelistResourc(XAResource xaRes, int flag)    将事务资源从当前事务中删除
uregisterSynchronization(Synchronization sync)     回调接口，在事务完成时得到通知从而触发一些处理工作。当事务成功提交后，回调程序将被激活。

TransactionManager
不承担实际事务处理功能，是用户接口和实现接口的桥梁。调用 UserTransaction.begin() 方法时 TransactionManager 会创建一个 Transaction 对象，并把此对象关联到当前线程上；同样 UserTransaction.commit() 会调用 TransactionManager.commit()，方法将从当前线程下取出事务对象 Transaction 并提交，即调用 Transaction.commit()。
begin()   开始事务
commit()   提交事务
rollback()   回滚事务
getStatus()   返回当前事务状态
setRollbackOnly()
getTransaction()   返回关联到当前线程的事务
setTransactionTimeout(int seconds)   设置事务超时时间
resume(Transaction tobj)   继续当前线程关联的事务
suspend()   挂起当前线程关联的事务

XAResource
这是一个非常重要的接口，是对底层事务资源的抽象，定义了分布式事务处理过程中事务管理器和资源管理器之间的协议。
commit()   提交事务
isSameRM(XAResource xares)   检查当前的 XAResource 与参数是否同一事务资源
prepare()   通知资源管理器准备事务的提交工作
rollback()   通知资源管理器回滚事务

消息提交和回滚
我们熟悉了前面的一些概念，分布式事务模型中有几个角色。metaq和数据库一样其实是一个RM，不过它没有遵守JMS的分布式事务标准，它对外呈现的就是一个XAResource。可以粗略的讲，只有数据可能会发生修改，才需要事务来保证数据的完整性，如果只是读取数据，则不需要事务，因为事务需要成本（数据库读取数据也会有事务的，这个原因有很多方面，比如事务的隔离和MVCC ）。所以，metaq的事务主要发生在生产者，一个典型的场景示例如下：

应用程序向数据库写入一条记录
然后向metaq写入一条消息
然后再向数据库写入一条日志
如果日志写入失败，则前面步骤全部回滚
如果日志写入成功，则前面步骤全部提交

如果metaq调用处于分布式事务，则调用方式如下

XAMessageSessionFactory xaSF= new XAMetaMessageSessionFactory(new MetaClientConfig());
XAMessageProducer xaProducer=xaSF.createXAProducer();
XAResource metaXares = producer.getXAResource();
/**
  *加入JTA事务  该接口最终会调用XAResource.start方法，即metaXares.start(Xid,int)方法，
  *把该资源加入当前事务当中，发送一个带XID的事务命定，通知Metaq启动一个全局事务
  *分支,用XID标示该全局事务。
*/
tx.enlistResource(metaXares);
//事务中的业务操作  向meta server发送一条消息
String message="hello world!";
String topic="meta-test";
producer.sendMessage(new Message(topic, messate.getBytes());

看看两阶段提交和XAResouce，XAMessageProducer的getXAResource()方法可得到一个TransactionContext对象，实现了XAResource接口。通过UserTransaction. enListResource(XAResource xaRes, intflag)方法将当前XAResource加入到分布式事务里时，XAResource的start方法将被调用。Start方法向metaq的broker发送一个事务开始的命令，表示后续的操作都在分布式服务里，这些操作要暂存是事务文件里，不能直接写到消息队列里。ransactionContext有prepare()和commit()方法，这两个方法对应着分布式事务提交的两个阶段。prepare阶段，metaq只是将生产者发送的消息暂存在本地的事务日志里，其实就是一个文件，commit阶段才会从事务暂存文件里提取消息，写入到消息队列。