深入学习RocketMQ的底层存储设计原理

前言

RocketMQ的是一款追求低延迟的消息队列，虽然他是存储在磁盘上的，但是他的读写性能还是非常之高，本文将分析他的存储设计，看看他是从哪些方面对性能有改善。

RocketMQ存储组成

我们可以把RocketMQ的Broker理解成一个数据库一样，数据库存储功能主要是读和写的功能，RocketMQ也一样。在数据库中，我们将数据写入数据和索引中，在RocketMQ中，我们将数据写到commitlog文件和consumequeue文件。RocketMQ数据和索引默认都存储在user.home目录下的store文件夹。

从上图可以看出，在RocketMQ中，数据存储存储在commitlog文件夹，就是消息内容存储，消息内容是通过commitlog文件存储的，并且消息内容是混合存储的，里面包含了所有topic的消息数据。

而索引有两部分，一个是consumequeue, 一个是index文件夹。

consumequeue部分是先按topic，topic下按队列进行分开存储的。我们一般是按topic消费我们的消息。这个时候consumequeue就可以派上用场了。

index索引文件是存储支持时间和消息key来检索消息的索引数据。

commitlog文件结构和写操作

发送消息到broker后，broker会开始写commitlog文件。在CommitLog类有对commitlog文件的写操作。

看下CommitLog的组成，里面包含了MappedFileQueue

MappedFileQueue里面包含了文件数组，对应多个commitlog文件，每个commitlog文件默认存储1G大小的消息。

我们再看下MappedFileQueue里面真实操作文件的的对象其实是MappedFile。

看MappedFile的构造函数会调用init方法，里面就是通过RandomAccessFile创建commitlog的文件对象，并且将文件映射到内存MappedByteBuffer,也就是每次都是把消息先写入内存缓冲区，再写入磁盘。

发送消息的时候，其实会操作MappedFile将消息写入内存缓冲区MappedByteBuffer。这就是RocketMQ发消息快的一个原因。

最终刷新到磁盘是怎么做的呢？ 会通过mappedByteBuffer.force()函数刷新到磁盘。

commitlog文件结构和读操作

读操作体现在查找消息的方法，在org.apache.rocketmq.store.CommitLog#getMessage函数。

首先是根据偏移量查找MapperFile，

最终通过MapperFile查询消息内容。

consumeQueue组成以及读写操作

看到ConsumeQueue类里面的组成，和commitlog一样，同样持有了MappedFileQueue,那么读写consumeQueue,也是操作MappedFile。

这样我们也能知道consumequeue的组成

需要注意的是，consumequeue不是同步构建的。RocketMQ专门设计了一个任务ReputMessageService。 他是异步将consumequeue数据构建出来，并且使用了一个异步线程FlushConsumeQueueService将consumequeu数据刷入磁盘。

也就是索引数据都是异步构建出来的。这个也是RocketMQ消息存储性能极高的原因。

总结

1、RocketMQ存储模块包含消息数据commitlog和消息索引consumequeu部分，他们都会将文件映射到内存，不会直接操作磁盘，这样做提高了IO效率。

2、消息数据comitlog是先写入内存缓存区，再异步刷新磁盘，而消息索引consumequeue是通过异步构建的