支撑每秒 600 万订单无压力,SpringBoot + Disruptor 太猛了!

news2024/10/7 18:27:35

一、背景

工作中遇到项目使用Disruptor做消息队列,对你没看错,不是Kafka,也不是rabbitmq;Disruptor有个最大的优点就是快,还有一点它是开源的哦,下面做个简单的记录.

二、Disruptor介绍

  1. Disruptor 是英国外汇交易公司LMAX开发的一个高性能队列,研发的初衷是解决内存队列的延迟问题(在性能测试中发现竟然与I/O操作处于同样的数量级)。基于 Disruptor 开发的系统单线程能支撑每秒 600 万订单,2010 年在 QCon 演讲后,获得了业界关注。
  2. Disruptor是一个开源的Java框架,它被设计用于在生产者—消费者(producer-consumer problem,简称PCP)问题上获得尽量高的吞吐量(TPS)和尽量低的延迟。
  3. 从功能上来看,Disruptor 是实现了“队列”的功能,而且是一个有界队列。那么它的应用场景自然就是“生产者-消费者”模型的应用场合了。
  4. Disruptor是LMAX在线交易平台的关键组成部分,LMAX平台使用该框架对订单处理速度能达到600万TPS,除金融领域之外,其他一般的应用中都可以用到Disruptor,它可以带来显著的性能提升。
  5. 其实Disruptor与其说是一个框架,不如说是一种设计思路,这个设计思路对于存在“并发、缓冲区、生产者—消费者模型、事务处理”这些元素的程序来说,Disruptor提出了一种大幅提升性能(TPS)的方案。
  6. Disruptor的github主页:https://github.com/LMAX-Exchange/disruptor

三、Disruptor 的核心概念

先从了解 Disruptor 的核心概念开始,来了解它是如何运作的。下面介绍的概念模型,既是领域对象,也是映射到代码实现上的核心对象。

1. Ring Buffer

如其名,环形的缓冲区。曾经 RingBuffer 是 Disruptor 中的最主要的对象,但从3.0版本开始,其职责被简化为仅仅负责对通过 Disruptor 进行交换的数据(事件)进行存储和更新。在一些更高级的应用场景中,Ring Buffer 可以由用户的自定义实现来完全替代。

2. Sequence Disruptor

通过顺序递增的序号来编号管理通过其进行交换的数据(事件),对数据(事件)的处理过程总是沿着序号逐个递增处理。一个 Sequence 用于跟踪标识某个特定的事件处理者( RingBuffer/Consumer )的处理进度。虽然一个 AtomicLong 也可以用于标识进度,但定义 Sequence 来负责该问题还有另一个目的,那就是防止不同的 Sequence 之间的CPU缓存伪共享(Flase Sharing)问题。
(注:这是 Disruptor 实现高性能的关键点之一,网上关于伪共享问题的介绍已经汗牛充栋,在此不再赘述)。

3. Sequencer

Sequencer 是 Disruptor 的真正核心。此接口有两个实现类 SingleProducerSequencer、MultiProducerSequencer ,它们定义在生产者和消费者之间快速、正确地传递数据的并发算法。

4. Sequence Barrier

用于保持对RingBuffer的 main published Sequence 和Consumer依赖的其它Consumer的 Sequence 的引用。 Sequence Barrier 还定义了决定 Consumer 是否还有可处理的事件的逻辑。

5. Wait Strategy

定义 Consumer 如何进行等待下一个事件的策略。 (注:Disruptor 定义了多种不同的策略,针对不同的场景,提供了不一样的性能表现)

6. Event

在 Disruptor 的语义中,生产者和消费者之间进行交换的数据被称为事件(Event)。它不是一个被 Disruptor 定义的特定类型,而是由 Disruptor 的使用者定义并指定。

7. EventProcessor

EventProcessor 持有特定消费者(Consumer)的 Sequence,并提供用于调用事件处理实现的事件循环(Event Loop)。

8. EventHandler

Disruptor 定义的事件处理接口,由用户实现,用于处理事件,是 Consumer 的真正实现。

9. Producer

即生产者,只是泛指调用 Disruptor 发布事件的用户代码,Disruptor 没有定义特定接口或类型。
在这里插入图片描述

四、案例-demo

  • 通过下面8个步骤,你就能将Disruptor Get回家啦:
    • 1、添加pom.xml依赖
    <dependency>
        <groupId>com.lmax</groupId>
        <artifactId>disruptor</artifactId>
        <version>3.4.4</version>
    </dependency>
    
    • 2、消息体Model
    /**
     * 消息体
     */
    @Data
    public class MessageModel {
        private String message;
    }
    
    • 3、构造EventFactory
    public class HelloEventFactory implements EventFactory<MessageModel> {
        @Override
        public MessageModel newInstance() {
            return new MessageModel();
        }
    }
    
    • 4、构造EventHandler-消费者
    @Slf4j
    public class HelloEventHandler implements EventHandler<MessageModel> {
        @Override
        public void onEvent(MessageModel event, long sequence, boolean endOfBatch) {
            try {
                //这里停止1000ms是为了确定消费消息是异步的
                Thread.sleep(1000);
                log.info("消费者处理消息开始");
                if (event != null) {
                    log.info("消费者消费的信息是:{}",event);
                }
            } catch (Exception e) {
                log.info("消费者处理消息失败");
            }
            log.info("消费者处理消息结束");
        }
    }
    
    • 5、构造BeanManager
    /**
     * 获取实例化对象
     */
    @Component
    public class BeanManager implements ApplicationContextAware {
    
        private static ApplicationContext applicationContext = null;
    
        @Override
        public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
            this.applicationContext = applicationContext;
        }
    
        public static ApplicationContext getApplicationContext() { return applicationContext; }
    
        public static Object getBean(String name) {
            return applicationContext.getBean(name);
        }
    
        public static <T> T getBean(Class<T> clazz) {
            return applicationContext.getBean(clazz);
        }
    }
    
    • 6、构造MQManager
    @Configuration
    public class MQManager {
    
        @Bean("messageModel")
        public RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer() {
            //定义用于事件处理的线程池, Disruptor通过java.util.concurrent.ExecutorSerivce提供的线程来触发consumer的事件处理
            ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
    
            //指定事件工厂
            HelloEventFactory factory = new HelloEventFactory();
    
            //指定ringbuffer字节大小,必须为2的N次方(能将求模运算转为位运算提高效率),否则将影响效率
            int bufferSize = 1024 * 256;
    
            //单线程模式,获取额外的性能
            Disruptor<MessageModel> disruptor = new Disruptor<>(factory, bufferSize, executor,
                    ProducerType.SINGLE, new BlockingWaitStrategy());
    
            //设置事件业务处理器---消费者
            disruptor.handleEventsWith(new HelloEventHandler());
    
            // 启动disruptor线程
            disruptor.start();
    
            //获取ringbuffer环,用于接取生产者生产的事件
            RingBuffer<MessageModel> ringBuffer = disruptor.getRingBuffer();
    
            return ringBuffer;
        }
    
    • 7、构造Mqservice和实现类-生产者
    public interface DisruptorMqService {
    
        /**
         * 消息
         * @param message
         */
        void sayHelloMq(String message);
    }
    
    @Slf4j
    @Component
    @Service
    public class DisruptorMqServiceImpl implements DisruptorMqService {
    
        @Autowired
        private RingBuffer<MessageModel> messageModelRingBuffer;
    
    
        @Override
        public void sayHelloMq(String message) {
            log.info("record the message: {}",message);
            //获取下一个Event槽的下标
            long sequence = messageModelRingBuffer.next();
            try {
                //给Event填充数据
                MessageModel event = messageModelRingBuffer.get(sequence);
                event.setMessage(message);
                log.info("往消息队列中添加消息:{}", event);
            } catch (Exception e) {
                log.error("failed to add event to messageModelRingBuffer for : e = {},{}",e,e.getMessage());
            } finally {
                //发布Event,激活观察者去消费,将sequence传递给改消费者
                //注意最后的publish方法必须放在finally中以确保必须得到调用;如果某个请求的sequence未被提交将会堵塞后续的发布操作或者其他的producer
                messageModelRingBuffer.publish(sequence);
            }
        }
    }
    
    • 8、构造测试类及方法
    @Slf4j
    @RunWith(SpringRunner.class)
    @SpringBootTest(classes = DemoApplication.class)
    public class DemoApplicationTests {
    
        @Autowired
        private DisruptorMqService disruptorMqService;
        /**
         * 项目内部使用Disruptor做消息队列
         * @throws Exception
         */
        @Test
        public void sayHelloMqTest() throws Exception{
            disruptorMqService.sayHelloMq("消息到了,Hello world!");
            log.info("消息队列已发送完毕");
            //这里停止2000ms是为了确定是处理消息是异步的
            Thread.sleep(2000);
        }
    }
    
    测试运行结果
    2020-04-05 14:31:18.543  INFO 7274 --- [           main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : record the message: 消息到了,Hello world!
    2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [           main] c.e.u.d.d.s.Impl.DisruptorMqServiceImpl  : 往消息队列中添加消息:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)
    2020-04-05 14:31:18.545  INFO 7274 --- [           main] c.e.utils.demo.DemoApplicationTests      : 消息队列已发送完毕
    2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者处理消息开始
    2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者消费的信息是:MessageModel(message=消息到了,Hello world!)
    2020-04-05 14:31:19.547  INFO 7274 --- [pool-1-thread-1] c.e.u.d.disrupMq.mq.HelloEventHandler    : 消费者处理消息结束
    
    

五、总结

其实 生成者 -> 消费者 模式是很常见的,通过一些消息队列也可以轻松做到上述的效果。不同的地方在于,Disruptor 是在内存中以队列的方式去实现的,而且是无锁的。这也是 Disruptor 为什么高效的原因。


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作者:不二天次
来源:CSDN
原文:https://blog.csdn.net/buertianci/article/details/105327031
版权声明:本文为作者原创文章,转载请附上博文链接!
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