系统学习消息队列分享(八） 息积压了该如何处理?

Posted 2022-09-14 wt645631686

据我了解，在使用消息队列遇到的问题中，消息积压这个问题，应该是最常遇到的问题了，并且，这个问题 还不太好解决。

我们都知道，消息积压的直接原因，一定是系统中的某个部分出现了性能问题，来不及处理上游发送的消 息，才会导致消息积压。

所以，我们先来分析下，在使用消息队列时，如何来优化代码的性能，避免出现消息积压。然后再来看看， 如果你的线上系统出现了消息积压，该如何进行紧急处理，最大程度地避免消息积压对业务的影响。

优化性能来避免消息积压

在使用消息队列的系统中，对于性能的优化，主要体现在生产者和消费者这一收一发两部分的业务逻辑中。 对于消息队列本身的性能，你作为使用者，不需要太关注。为什么这么说呢?

主要原因是，对于绝大多数使用消息队列的业务来说，消息队列本身的处理能力要远大于业务系统的处理能 力。主流消息队列的单个节点，消息收发的性能可以达到每秒钟处理几万至几十万条消息的水平，还可以通 过水平扩展Broker的实例数成倍地提升处理能力。

而一般的业务系统需要处理的业务逻辑远比消息队列要复杂，单个节点每秒钟可以处理几百到几千次请求， 已经可以算是性能非常好的了。所以，对于消息队列的性能优化，我们更关注的是，在消息的收发两端，我 们的业务代码怎么和消息队列配合，达到一个最佳的性能。

1. 发送端性能优化

发送端业务代码的处理性能，实际上和消息队列的关系不大，因为一般发送端都是先执行自己的业务逻辑， 最后再发送消息。如果说，你的代码发送消息的性能上不去，你需要优先检查一下，是不是发消息之前的业 务逻辑耗时太多导致的。

对于发送消息的业务逻辑，只需要注意设置合适的并发和批量大小，就可以达到很好的发送性能。为什么这 么说呢?

我们之前的课程中讲过Producer发送消息的过程，Producer发消息给Broker，Broker收到消息后返回确认 响应，这是一次完整的交互。假设这一次交互的平均时延是1ms，我们把这1ms的时间分解开，它包括了下 面这些步骤的耗时:

• 发送端准备数据、序列化消息、构造请求等逻辑的时间，也就是发送端在发送网络请求之前的耗时;
• 发送消息和返回响应在网络传输中的耗时;
• Broker处理消息的时延。

如果是单线程发送，每次只发送1条消息，那么每秒只能发送 1000ms / 1ms * 1条/ms = 1000条 消息，这种 情况下并不能发挥出消息队列的全部实力。

无论是增加每次发送消息的批量大小，还是增加并发，都能成倍地提升发送性能。至于到底是选择批量发送还是增加并发，主要取决于发送端程序的业务性质。简单来说，只要能够满足你的性能要求，怎么实现方便 就怎么实现。

比如说，你的消息发送端是一个微服务，主要接受RPC请求处理在线业务。很自然的，微服务在处理每次请 求的时候，就在当前线程直接发送消息就可以了，因为所有RPC框架都是多线程支持多并发的，自然也就实 现了并行发送消息。并且在线业务比较在意的是请求响应时延，选择批量发送必然会影响RPC服务的时延。 这种情况，比较明智的方式就是通过并发来提升发送性能。

如果你的系统是一个离线分析系统，离线系统在性能上的需求是什么呢?它不关心时延，更注重整个系统的 吞吐量。发送端的数据都是来自于数据库，这种情况就更适合批量发送，你可以批量从数据库读取数据，然 后批量来发送消息，同样用少量的并发就可以获得非常高的吞吐量。

 

2. 消费端性能优化

使用消息队列的时候，大部分的性能问题都出现在消费端，如果消费的速度跟不上发送端生产消息的速度， 就会造成消息积压。如果这种性能倒挂的问题只是暂时的，那问题不大，只要消费端的性能恢复之后，超过 发送端的性能，那积压的消息是可以逐渐被消化掉的。

要是消费速度一直比生产速度慢，时间?了，整个系统就会出现问题，要么，消息队列的存储被填满无法提 供服务，要么消息丢失，这对于整个系统来说都是严重故障。

所以，我们在设计系统的时候，一定要保证消费端的消费性能要高于生产端的发送性能，这样的系统才能健 康的持续运行。

消费端的性能优化除了优化消费业务逻辑以外，也可以通过水平扩容，增加消费端的并发数来提升总体的消 费性能。特别需要注意的一点是，在扩容Consumer的实例数量的同时，必须同步扩容主题中的分区(也叫 队列)数量，确保Consumer的实例数和分区数量是相等的。如果Consumer的实例数量超过分区数量，这 样的扩容实际上是没有效果的。原因我们之前讲过，因为对于消费者来说，在每个分区上实际上只能支持单 线程消费。

我?到过很多消费程序，他们是这样来解决消费慢的问题的:

 

 

它收消息处理的业务逻辑可能比较慢，也很难再优化了，为了避免消息积压，在收到消息的OnMessage方 法中，不处理任何业务逻辑，把这个消息放到一个内存队列里面就返回了。然后它可以启动很多的业务线 程，这些业务线程里面是真正处理消息的业务逻辑，这些线程从内存队列里取消息处理，这样它就解决了单 个Consumer不能并行消费的问题。

这个方法是不是很完美地实现了并发消费?请注意，这是一个非常常?的错误方法! 为什么错误?因为会丢消息。如果收消息的节点发生宕机，在内存队列中还没来及处理的这些消息就会丢失。

消息积压了该如何处理?

还有一种消息积压的情况是，日常系统正常运转的时候，没有积压或者只有少量积压很快就消费掉了，但是 某一个时刻，突然就开始积压消息并且积压持续上涨。这种情况下需要你在短时间内找到消息积压的原因， 迅速解决问题才不至于影响业务。

导致突然积压的原因肯定是多种多样的，不同的系统、不同的情况有不同的原因，不能一概而论。但是，我 们排查消息积压原因，是有一些相对固定而且比较有效的方法的。

能导致积压突然增加，最粗粒度的原因，只有两种:要么是发送变快了，要么是消费变慢了。

大部分消息队列都内置了监控的功能，只要通过监控数据，很容易确定是哪种原因。如果是单位时间发送的 消息增多，比如说是赶上大促或者抢购，短时间内不太可能优化消费端的代码来提升消费性能，唯一的方法 是通过扩容消费端的实例数来提升总体的消费能力。

如果短时间内没有足够的服务器资源进行扩容，没办法的办法是，将系统降级，通过关闭一些不重要的业 务，减少发送方发送的数据量，最低限度让系统还能正常运转，服务一些重要业务。

还有一种不太常?的情况，你通过监控发现，无论是发送消息的速度还是消费消息的速度和原来都没什么变 化，这时候你需要检查一下你的消费端，是不是消费失败导致的一条消息反复消费这种情况比较多，这种情 况也会拖慢整个系统的消费速度。

如果监控到消费变慢了，你需要检查你的消费实例，分析一下是什么原因导致消费变慢。优先检查一下日志 是否有大量的消费错误，如果没有错误的话，可以通过打印堆栈信息，看一下你的消费线程是不是卡在什么 地方不动了，比如触发了死锁或者卡在等待某些资源上了。

小结

这节课我们主要讨论了2个问题，一个是如何在消息队列的收发两端优化系统性能，提前预防消息积压。另 外一个问题是，当系统发生消息积压了之后，该如何处理。

优化消息收发性能，预防消息积压的方法有两种，增加批量或者是增加并发，在发送端这两种方法都可以使 用，在消费端需要注意的是，增加并发需要同步扩容分区数量，否则是起不到效果的。

对于系统发生消息积压的情况，需要先解决积压，再分析原因，毕竟保证系统的可用性是首先要解决的问 题。快速解决积压的方法就是通过水平扩容增加Consumer的实例数量。