3. 消息模型与 Topic 设计：Topic 与 Partition、分区策略、读写分离下的 Topic 规划原则

3.1 核心概念：Topic 与 Partition

在消息队列中，Topic（主题）是消息的逻辑分类，生产者将消息发送到特定 Topic，消费者从该 Topic 订阅并消费消息。Partition（分区）是 Topic 的物理分片，每个 Partition 是一个有序、不可变的消息序列，对应一个独立的存储文件（如 CommitLog + ConsumeQueue）。

Partition 是消息队列实现水平扩展与并行消费的基础。一个 Topic 可包含多个 Partition，分布在集群的不同 Broker 节点上。Partition 的数量决定了该 Topic 的最大并行处理能力。

3.2 分区策略：消息如何分布到 Partition

分区策略决定了生产者将消息发送到哪个 Partition。常见的分区策略包括：

• 轮询策略（Round-Robin）：消息依次发送到每个 Partition，实现负载均衡。适用于无 key 消息，吞吐量高但无法保证顺序。
• 哈希策略（Hash）：根据消息 key（如订单 ID、用户 ID）计算哈希值，相同 key 的消息落入同一 Partition。保证局部有序，适用于状态机、事务日志等场景。
• 自定义策略：实现 Partitioner 接口，按业务规则分配。例如按地域、按优先级、按数据量大小。
• 粘性分区策略（Sticky Partitioner）：批量发送时，将一批消息粘到同一个 Partition，减少网络连接开销。RocketMQ 5.x 默认使用此策略。

// RocketMQ 自定义分区器示例
public class OrderPartitioner implements MessageQueueSelector {
    @Override
    public MessageQueue select(List<MessageQueue> mqs, Message msg, Object arg) {
        String orderId = (String) arg;
        int hash = Math.abs(orderId.hashCode());
        int index = hash % mqs.size();
        return mqs.get(index);
    }
}

3.3 读写分离下的 Topic 规划原则

在读写分离架构中，Topic 的规划直接影响系统性能与稳定性。以下是经过生产验证的规划原则：

1. Partition 数量 = 集群 Broker 数 × 2~4
   保证每个 Broker 承载 2~4 个 Leader Partition，避免单点过热，同时为 Follower 预留足够副本。
2. 副本因子 = 2~3
   读写分离要求至少 1 个 Leader + 1 个 Follower。副本数过多会增大写入延迟与存储开销。
3. 避免 Topic 数量过多
   每个 Topic 的元数据与文件句柄占用资源。建议单集群 Topic 数不超过 1000，Partition 总数不超过 10000。
4. 读写流量隔离
   将高写入 Topic 与高读取 Topic 分到不同 Broker 组，或使用不同 Topic 前缀进行物理隔离。
5. Partition 扩容预留
   初始 Partition 数应预留 30%~50% 的扩容空间，避免后续扩容导致数据重分布影响在线业务。

3.4 分区策略选择矩阵

不同业务场景对分区策略的要求不同。以下矩阵帮助快速决策：

3.5 读写分离下的 Topic 规划检查清单

• Partition 数是否满足峰值吞吐？ 压测时单 Partition 写入上限约 10~20 MB/s，读取上限约 30~50 MB/s。
• 副本因子是否匹配可靠性要求？ 读写分离至少需要 2 副本，金融场景建议 3 副本。
• 是否有 Hot Partition？ 使用哈希策略时，检查 key 分布是否均匀，必要时增加 Partition 数或改用粘性分区。
• Topic 数量是否在合理范围？ 单集群 Topic 数超过 1000 时，元数据同步与文件句柄开销显著增大。
• 扩容方案是否就绪？ 提前规划 Partition 扩容流程，包括数据迁移、消费者重平衡、流量切换。

3.6 压测验证要点

在读写分离架构下，Topic 规划是否合理需要通过压测验证：

• 写入压测： 使用轮询策略发送 100 万条消息，监控各 Partition 的写入 QPS 与延迟。若最大/最小 QPS 比值 > 1.5，说明分区策略或 Partition 数不合理。
• 读取压测： 从 Follower Partition 读取消息，对比 Leader 与 Follower 的读取延迟。若 Follower 延迟 > Leader 延迟 2 倍，说明副本同步存在瓶颈。
• 故障模拟： 手动停止一个 Broker，观察消费者重平衡时间与消息堆积情况。重平衡时间应 < 30 秒，堆积消息应在 5 分钟内消费完毕。