05期：面向业务的消息服务落地实践

简介：传统的消息队列对业务方提出了更高的要求，我们期望提供的是一种以业务为重心的，面向服务的解决方案。

这里记录的是学习分享内容，文章维护在 Github：studeyang/leanrning-share。

我们在上次分享中聊到了领域驱动设计和微服务，在 DDD 中有一个术语叫做领域事件，例如订单模型中的订单已创建、商品已发货。领域事件会触发下一步的业务操作，如果领域事件发生在微服务内，可以通过观察者模式很容易实现消息监听并处理。

<img src="https://technotes.oss-cn-shenzhen.aliyuncs.com/2023/202303242122856.png" style="zoom:50%;" />

如果发生在微服务之间，则需引入事件总线或者消息中间件。

一、消息队列解决方案

经过技术选型后，我们决定使用 Kafka 作为消息中间件，此时微服务间的通信示意图如下：

不过，直接使用消息队列将面临以下问题：

1. 开发成本大：开发团队成员都需要对消息队列如 Kafka 技术有一定的了解，并且还需要关注连接消息队列的一些配置；
2. 管理难度大：各团队都使用一个消息队列，其中一个团队使用不当时，例如创建了很多个 topic，造成资源浪费；
3. 监控难度大：当前只有对 Kafka 集群简单的监控功能；
4. 运维困难：遇到线上消息没有消费时，很难排查问题，无从下手；
5. 升级难度大：Kafka-Client 需要升级时，涉及到服务太多，导致升级成本高；

我们期望提供的是一种以业务为重心的，面向服务的解决方案。

也就是说，即使团队中没人了解消息队列技术，也能够收发消息。于是对 Kafka SDK 二次封装，主要就是为了简化消息的接入，无需关注配置。

封装后解决了开发成本大、管理难度大的问题，但是离面向服务的解决方案目标还有一定的差距。比如业务方监听到消息后，执行一系列的业务逻辑异常了，想要做业务补偿，我们的“基于 Kafka SDK 二次封装”的方案就没办法满足，只能要求消息发送方再发一次消息，但这又会影响其他消息监听者。

于是我们决定将消息列队封装成消息服务，对业务方提供切实的服务能力。

二、消息服务解决方案

我们熟知计算机中总线，在计算机系统中，不同的组件和设备需要相互通信以完成各种任务，此时，计算机总线就发挥了重要作用。类似的，微服务系统中，微服务就像是计算机系统中的各个组件和设备，而消息服务充当的就是计算机总线的角色。消息总线由此而来。

本文中出现的消息总线和消息服务指的是同一个东西。

2.1 架构设计

发送消息和接收消息是消息服务最基本的能力，这两项能力分别由消息生产服务、消息消费服务提供。

2.2 消息的流转过程

三、消息服务初体验

微服务架构采用的技术栈是：SpringBoot、Kubernetes。

我们将消息总线取名为 Courier，Courier 的意思是“快递员”，消息的传递类似于快递的收发，消息总线正是快递员的角色。下面开始消息服务的初体验。

3.1 零配置接入消息总线

由于我们的微服务使用的是 SpingBoot 来落地的，因此我们提供了一个接入消息总线的 spring-boot-starter。

<dependency>
    <groupId>com.casstime.open</groupId>
    <artifactId>courier-spring-boot-starter</artifactId>
</dependency>

接入消息总线，微服务只需要一个@EnableMessage注解即可加载所有相关配置：

@EnableMessage
@SpringBootApplication
public class WebApplication {
    public static void main(String[] args) {
        SpringApplication.run(WebApplication.class, args);
    }
}

3.2 消息结构定义

下面代码定义了一个消息的基本信息，也称为消息 Header，包括消息 id，分区键 primaryKey，来源服务 service，消息 topic，创建时间 timstamp。

public abstract class Message {
    private String id;
    private String primaryKey;
    private String service;
    private String topic;
    private Date timeStamp;
}

消息可以分为两类，一类是事件，另一类是广播。定义如下：

// 事件
public abstract class Event extends Message {
}

// 广播
public abstract class Event extends Message {
}

业务消息内容称为消息 Body，例如订单已创建这个消息体的定义：

@Topic(name = "order")
public class OrderCreated extends Event {
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

3.3 使消息收发变得简单

业务方可以在业务执行方法的任一处，只需要一行代码，即可完成消息的发送。

// 发送消息
EventPublisher.publish(new OrderCreated());

对于消息的监听，业务方只需关注业务逻辑的执行，屏蔽了 Offset 提交、重试等技术实现。

// 接收消息
@EventHandler(topic = "order", consumerGroup = "consumer-group1")
public class OrderMessageHandler {
    public void handle(OrderCreated orderCreated) {
        System.out.println("receive message: " + orderCreated);
    }
}

3.4 提供 5 种功能类型的消息

我们提供了 5 种不同功能类型的消息，满足各类业务场景。

1、事件消息

@Topic(name = "order")
public class OrderCreated extends Event {
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

public void send() {
    EventPublisher.publish(new OrderCreated());
}

上面消息定义是事件，这是使用最多的一种消息。

2、广播消息

广播消息的消费示意图如下：

@Topic(name = "order")
public class CacheUpdate extends Broadcast {
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

public void send() {
    EventPublisher.publish(new CacheUpdate());
}

上面消息定义时，继承了Broadcast，表示这是一个广播消息，消费服务的每个节点都将会收到这个广播。例如更新本地缓存事件，就需要用到广播消息。

3、顺序消息

@Topic(name = "order")
public class OrderCreated extends Event {
    @PrimaryKey
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

public void send() {
    EventPublisher.publish(new OrderCreated());
}

上面消息定义时，在orderId上加了@PrimaryKey注解，表示相同orderId的消息会有序的消费。

4、事务消息

@Topic(name = "order")
public class OrderCreated extends Event {
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

@Transactional
public void send() {
    EventPublisher.publish(new OrderCreated());
}

上面消息发送时，在方法上添加了@Transactional注解，这是 Spring 的注解，表示这个方法里的逻辑执行是有事务性的。

5、延迟消息

@Topic(name = "order")
public class OrderCreated extends Event {
    private String orderId;
    private String orderName;
    private Date createdAt;
}

@Transactional
public void send() {
    EventPublisher.publish(new OrderCreated(), 2, TimeUnit.SECONDS);
}

上面消息发送多了两个参数，表示延迟 2 秒接收。

3.5 消息追踪

只要是通过EventPublisher.publish()方法发送的消息，都可以追踪到这条消息记录。

消息定义了 5 种状态：

• 发送失败（SEND_FAIL）：通常消息定义不规范，消息体过大；少数由于网络抖动。
• 已提交（COMMITED）：消息总线已收到消息。
• 推送失败（PUSH_FAIL）：例如服务已下线。
• 处理失败（HANDLE_FAIL）：监听到了消息，但是执行业务逻辑抛出了异常。
• 已处理（HANDLED）

作为消息的发送方，关注的是消息是否发送成功，可通过下面页面查询。

作为消息的接收方，关注的是消息是否正常消费，可通过下面页面查询。

3.6 消息高可靠

对于 5 种状态的消息，处理策略如下：

• 发送失败（SEND_FAIL）：自动重试+手动重试，可在消息管理中心手动再发送。
• 已提交（COMMITED）：长期处理已提交状态的消息，可能消费方已接收，但状态流转异常，消息总线会定时重试。
• 推送失败（PUSH_FAIL）：自动重试+延迟重试。
• 处理失败（HANDLE_FAIL）：自动重试默认关闭，由消费方决定是否开启重试。
• 已处理（HANDLED）：也可手动重试。

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