第一部分:消息队列核心理论与架构设计
模块 1:消息队列本质与应用场景
核心价值:解耦微服务、削峰填谷、异步通信的底层逻辑;
MQ大牛成长课–从0到1手写分布式消息队列中间件(言果fx)--- “夏のke” ---www.---bcwit.---top/5291/
行业案例:电商下单(库存 / 支付异步解耦)、日志收集(高吞吐量设计)、实时推荐(消息有序性保障);
主流 MQ 对比:Kafka(高吞吐)、RocketMQ(金融级可靠)、Pulsar(云原生)的设计取舍分析。
模块 2:手写 MQ 核心架构设计
分层架构:
网络层:自研 TCP 通信框架(Netty/NIO 实现),支持长连接与心跳机制;
协议层:自定义二进制协议(解决粘包拆包问题),兼容 JSON/Protobuf 序列化;
存储层:基于文件系统的高性能消息存储(顺序写优化、索引设计);
逻辑层:生产者 / 消费者模型(负载均衡、重试机制)、主题与队列管理;
分布式特性:集群节点发现(ZooKeeper/Etcd)、数据分片(一致性哈希算法)、故障转移(主从复制策略)。
第二部分:核心模块开发实战 —— 从 0 到 1 实现基础 MQ
模块 3:网络通信与协议设计(手写代码)
自研 NIO 通信框架:
实现 Reactor 多线程模型(主从 Reactor 分工);
封装 Channel 管理类,支持连接超时、异常重连;
自定义通信协议:
协议格式:魔数(4 字节)+ 消息长度(4 字节)+ 数据内容;
粘包拆包处理:基于 DelimiterBasedFrameDecoder 的通用解决方案;
代码实战:完成生产者客户端与 Broker 服务端的首次通信,实现消息发送与接收。
模块 4:高性能消息存储系统(核心难点突破)
文件存储设计:
分段日志文件(单个文件 1GB,按时间戳命名);
索引文件(CommitLog 主日志 + Index 索引文件,提升消息查询效率);
顺序写优化:
使用 FileChannel.map () 实现内存映射文件,吞吐量提升 300%;
异步刷盘策略(同步刷盘 vs 异步刷盘,数据可靠性与性能平衡);
消息读写流程:
生产者写入:构建消息实体→写入 CommitLog→更新 Index 索引;
消费者读取:根据 Offset 查找 Index→定位 CommitLog 偏移量→读取消息内容;
实战成果:实现单 Broker 每秒 10 万 + 消息吞吐量,延迟控制在 50μs 以内。
第三部分:分布式特性实现 —— 从单体到集群的进化
模块 5:集群管理与高可用性
节点发现机制:
基于 ZooKeeper 实现 Broker 节点注册与动态感知;
消费者负载均衡:轮询、随机、权重分配策略实现;
主从复制架构:
同步复制(主从都落盘才返回成功,强一致性);
异步复制(主节点落盘即返回,最终一致性);
故障转移:从节点自动升级为主节点(选举算法实现);
数据分片策略:
哈希分片(消息按 Topic 分区,负载均衡);
范围分片(按时间戳分区,适合日志场景);
一致性哈希算法(解决节点动态增减时的数据迁移问题)。
模块 6:高级特性开发
事务消息:
两阶段提交(Half Message 机制,解决分布式事务一致性);
事务状态回查(消费者超时未处理时的补偿逻辑);
延时消息:
基于优先级队列(DelayQueue)实现定时投递;
时间轮算法(优化大规模延时消息的内存占用);
死信队列:
消费者多次消费失败后的消息转移策略;
死信消息人工干预与重新投递接口设计。
第四部分:性能优化与生产级落地
模块 7:性能压测与瓶颈分析
压测工具链:
自研压测客户端(模拟万级生产者 / 消费者并发);
集成 Prometheus+Grafana 监控指标(QPS、RT、内存 / 磁盘利用率);
优化实战:
批量发送 / 消费(减少网络 IO 次数,吞吐量提升 50%);
零拷贝技术(sendfile 实现内核态直接数据传输);
索引结构优化(B + 树 vs 跳表,查询效率对比测试);
性能指标:
单 Broker 支持 10 万 + TPS,集群可扩展至百万级;
消息端到端延迟≤100μs(同步刷盘场景)。
模块 8:生产环境落地指南
部署架构:
多机房容灾(异地多活架构设计);
Docker 容器化部署(K8s 集群资源调度);
监控与运维:
消息堆积预警(设置阈值触发报警);
全链路追踪(消息轨迹查询,定位消费延迟问题);
兼容性设计:
多语言客户端支持(Java/Go/Python SDK 封装);
协议兼容(支持 AMQP、MQTT 等标准协议接入)。
第五部分:职业发展与大厂面试攻略
模块 9:算法工程师 / 架构师面试高频考点
原理深挖:
为什么 Kafka 的吞吐量比 RocketMQ 高?(磁盘顺序写 vs 内存映射文件);
如何保证消息不重复、不丢失?(生产者幂等性 + 消费者 offset 管理);
系统设计:
设计一个支持百万级 QPS 的消息队列,如何分片?
实现分布式事务消息,有哪些技术方案?(对比 RocketMQ 与 Seata);
代码面试:
现场编写生产者发送消息的核心逻辑(Netty ChannelHandler 实现);
设计 Index 索引的数据结构(跳跃表插入 / 查询算法)。
模块 10:项目包装与薪资谈判
简历亮点打造:
项目成果:“手写分布式 MQ,单节点吞吐量达 12 万 TPS,延迟降低至行业标杆的 80%”;
技术深度:“自主设计一致性哈希算法,节点增减时数据迁移量减少 40%”;