消息队列的丢失、重复与积压问题

作者：Damon

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我们常常在用到MQ时，经常基本都会抛出一个问题：在使用 MQ 的时候，怎么确保消息 100% 不丢失？

这个问题在实际工作中很常见，既能考察候选者对于 MQ 中间件技术的掌握程度，又能很好地区分候选人的能力水平。接下来，我们就从这个问题出发，探讨你应该掌握的基础知识。

案例背景

以京东系统为例，用户在购买商品时，通常会选择用京豆抵扣一部分的金额，在这个过程中，交易服务和京豆服务通过 MQ 消息队列进行通信。在下单时，交易服务发送“扣减账户 X 100 个京豆”的消息给 MQ 消息队列，而京豆服务则在消费端消费这条命令，实现真正的扣减操作。

那在这个过程中你会遇到什么问题呢？

案例分析

引入 MQ 消息中间件最直接的目的是：做系统解耦合流量控制，追其根源还是为了解决互联网系统的高可用和高性能问题。

• 系统解耦：用 MQ 消息队列，可以隔离系统上下游环境变化带来的不稳定因素，比如京豆服务的系统需求无论如何变化，交易服务不用做任何改变，即使当京豆服务出现故障，主交易流程也可以将京豆服务降级，实现交易服务和京豆服务的解耦，做到了系统的高可用。

• 流量控制：遇到秒杀等流量突增的场景，通过 MQ 还可以实现流量的“削峰填谷”的作用，可以根据下游的处理能力自动调节流量。

不过引入 MQ 虽然实现了系统解耦合流量控制，也会带来其他问题。

引入 MQ 消息中间件实现系统解耦，会影响系统之间数据传输的一致性。在分布式系统中，如果两个节点之间存在数据同步，就会带来数据一致性的问题。在这要解决的就是：消息生产端和消息消费端的消息数据一致性问题（也就是如何确保消息不丢失）。

而引入 MQ 消息中间件解决流量控制， 会使消费端处理能力不足从而导致消息积压，这也是你要解决的问题。

所以你能发现，问题与问题之间往往是环环相扣的，面试官会借机考察你解决问题思路的连贯性和知识体系的掌握程度。

那面对“在使用 MQ 消息队列时，如何确保消息不丢失”这个问题时，你要怎么解决呢？首先，你要分析其中有几个考点，比如：

• 如何知道有消息丢失

• 哪些环节可能丢消息

• 如何确保消息不丢失

网络中的数据传输不可靠，想要解决如何不丢消息的问题，首先要知道哪些环节可能丢消息，以及我们如何知道消息是否丢失了，最后才是解决方案（而不是上来就直接说自己的解决方案）。就好比“架构设计”“架构”体现了架构师的思考过程，而“设计”才是最后的解决方案，两者缺一不可。

案例解答

我们首先来看消息丢失的环节，一条消息从生产到消费完成这个过程，可以划分三个阶段，分别为消息生产阶段，消息存储阶段和消息消费阶段。

• 消息生产阶段： 从消息被生产出来，然后提交给 MQ 的过程中，只要能正常收到 MQ Broker 的 ack 确认响应，就表示发送成功，所以只要处理好返回值和异常，这个阶段是不会出现消息丢失的。

• 消息存储阶段： 这个阶段一般会直接交给 MQ 消息中间件来保证，但是你要了解它的原理，比如 Broker 会做副本，保证一条消息至少同步两个节点再返回 ack（这里涉及数据一致性原理，我在 04 讲中已经讲过，在面试中，你可以灵活延伸）。

• 消息消费阶段： 消费端从 Broker 上拉取消息，只要消费端在收到消息后，不立即发送消费确认给 Broker，而是等到执行完业务逻辑后，再发送消费确认，也能保证消息的不丢失。

方案看似万无一失，每个阶段都能保证消息的不丢失，但在分布式系统中，故障不可避免，作为消费生产端，你并不能保证 MQ 是不是弄丢了你的消息，消费者是否消费了你的消息，所以，本着 Design for Failure 的设计原则，你还是需要一种机制，来 Check 消息是否丢失了。

紧接着，我们来看怎么进行消息检测？ 总体方案解决思路为：在消息生产端，给每个发出的消息都指定一个全局唯一 ID，或者附加一个连续递增的版本号，然后在消费端做对应的版本校验。

具体怎么落地实现呢？你可以利用拦截器机制。 在生产端发送消息之前，通过拦截器将消息版本号注入消息中（版本号可以采用连续递增的 ID 生成，也可以通过分布式全局唯一 ID生成）。然后在消费端收到消息后，再通过拦截器检测版本号的连续性或消费状态，这样实现的好处是消息检测的代码不会侵入到业务代码中，可以通过单独的任务来定位丢失的消息，做进一步的排查。

这里需要你注意：如果同时存在多个消息生产端和消息消费端，通过版本号递增的方式就很难实现了，因为不能保证版本号的唯一性，此时只能通过全局唯一 ID 的方案来进行消息检测，具体的实现原理和版本号递增的方式一致。