消息队列(Message Queue)

目录

一、概念

二、消息队列使用场景

三、消息队列的两种模式

1.点对点模式

2.发布/订阅模式

四、常用消息队列介绍

1.RabbitMQ

        1) 主要特性

        2)安装需要

        3)优点

4)缺点

2.ActiveMQ

        1)主要特性

        2) 安装需要

        3)优点

        4)缺点

3.RocketMQ

        1)主要特性

        2)安装需要

        4)缺点

4.kafka Apache

        1)主要特性

        2)安装需要

        3)优点

        4)缺点

对比


一、概念

        1. 消息队列(Message Queue),是分布式系统中重要的组件,其通用的使用场景可以简单地描述为:当不需要立即获得结果,但是并发量又需要进行控制的时候,差不多就是需要使用消息队列的时候
​2. 消息队列主要解决了应用耦合、异步处理、流量削锋等问题
​3. 当前使用较多的消息队列有RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq等,而部分数据库如Redis、Mysql以及phxsql也可实现消息队列的功能

二、消息队列使用场景

  1. 应用解耦:将应用进行解耦 具体场景:用户下单后,订单系统需要通知库存系统

                1)传统做法(传统模式的缺点:假如库存系统无法访问,则订单减库存将失败,从而导致订单失败,订单系统与库存系统耦合)

在这里插入图片描述

                2)使用消息队列

在这里插入图片描述

                (1)订单系统:用户下单后,订单系统完成持久化处理,将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功
​(2)库存系统:订阅下单的消息,采用拉/推的方式,获取下单信息,库存系统根据下单信息,进行库存操作   
​(3)假如:在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单,因为下单后,订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦

        2.异步处理:多应用对消息队列中同一消息进行处理,应用间并发处理消息,相比串行处理,减少处理时间 具体场景:用户为了使用某个应用,进行注册,系统需要发送注册邮件并验证短信

                1)串行方式:新注册信息生成后,先发送注册邮件,再发送验证短信;

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                2)并行处理:新注册信息写入后,由发短信和发邮件并行处理;

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                3)若使用消息队列:在写入消息队列后立即返回成功给客户端,则总的响应时间依赖于写入消息队列的时间,而写入消息队列的时间本身是可以很快的,基本可以忽略不计,因此总的处理时间相比串行提高了2倍,相比并行提高了一倍

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  1.  限流削峰:广泛应用于秒杀或抢购活动中,避免流量过大导致应用系统挂掉的情况 具体场景:秒杀活动,一般会因为流量过大,导致流量暴增,应用挂掉。为解决这个问题,一般需要在应用前端加入消息队列

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1)作用
​(1)可以控制活动的人数(2)可以缓解短时间内高流量压垮应用
​
2)用户的请求,服务器接收后,首先写入消息队列。假如消息队列长度超过最大数量,则直接抛弃用户请求或跳转到错误页面
​
3)秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理

  1. 日志处理:日志处理是指将消息队列用在日志处理中,比如Kafka的应用,解决大量日志传输的问题

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1)日志采集客户端,负责日志数据采集,定时写受写入Kafka队列
​
2)Kafka消息队列,负责日志数据的接收,存储和转发
​
3)日志处理应用:订阅并消费kafka队列中的日志数据 

  1. 消息通讯:消息通讯是指,消息队列一般都内置了高效的通信机制,因此也可以用在纯的消息通讯。比如实现点对点消息队列,或者聊天室等

1)点对点通讯(客户端A和客户端B使用同一队列,进行消息通讯)

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2)聊天时通讯(客户端A,客户端B,客户端N订阅同一主题,进行消息发布和接收。实现类似聊天室效果)

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三、消息队列的两种模式

1.点对点模式

        1)每个消息只有一个接收者(Consumer)(即一旦被消费,消息就不再在消息队列中)

        2)发送者和接收者间没有依赖性,发送者发送消息之后,不管有没有接收者在运行,都不会影响到发送者下次发送消息

        3)接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功,以便消息队列删除当前接收的消息

2.发布/订阅模式

        1)每个消息可以有多个订阅者

        2)发布者和订阅者之间有时间上的依赖性。针对某个主题(Topic)的订阅者,它必须创建一个订阅者之后,才能消费发布者的消息

        3)为了消费消息,订阅者需要提前订阅该角色主题,并保持在线运行

四、常用消息队列介绍

1.RabbitMQ

RabbitMQ 2007年发布,是一个在AMQP(高级消息队列协议)基础上完成的,可复用的企业消息系统,是当前最主流的消息中间件之一

        1) 主要特性

                (1)可靠性: 提供了多种技术可以让你在性能和可靠性之间进行权衡。这些技术包括持久性机制、投递确认、发布者证实和高可用性机制
​(2)灵活的路由: 消息在到达队列前是通过交换机进行路由的。RabbitMQ为典型的路由逻辑提供了多种内置交换机类型。如果你有更复杂的路由需求,可以将这些交换机组合起来使用,你甚至可以实现自己的交换机类型,并且当做RabbitMQ的插件来使用
​(3)消息集群:在相同局域网中的多个RabbitMQ服务器可以聚合在一起,作为一个独立的逻辑代理来使用
​(4)队列高可用:队列可以在集群中的机器上进行镜像,以确保在硬件问题下还保证消息安全
​(5)多种协议的支持:支持多种消息队列协议
​(6)服务器端用Erlang语言编写,支持只要是你能想到的所有编程语言
​(7)管理界面: RabbitMQ有一个易用的用户界面,使得用户可以监控和管理消息Broker的许多方面
​(8)跟踪机制:如果消息异常,RabbitMQ提供消息跟踪机制,使用者可以找出发生了什么​(9)插件机制:提供了许多插件,来从多方面进行扩展,也可以编写自己的插件

        2)安装需要

                1)ErLang语言包
​2)RabbitMQ安装包   

        3)优点

                (1)由于erlang语言的特性,mq 性能较好,高并发
​(2)健壮、稳定、易用、跨平台、支持多种语言、文档齐全
​(3)有消息确认机制和持久化机制,可靠性高
​(4)高度可定制的路由
​(5)管理界面较丰富,在互联网公司也有较大规模的应用
​(6)社区活跃度高

4)缺点

                (1)尽管结合erlang语言本身的并发优势,性能较好,但是不利于做二次开发和维护
​(2)实现了代理架构,意味着消息在发送到客户端之前可以在中央节点上排队。此特性使得RabbitMQ易于使用和部署,但是使得其运行速度较慢,因为中央节点增加了延迟,消息封装后也比较大
​        (3)需要学习比较复杂的接口和协议,学习和维护成本较高

2.ActiveMQ

ActiveMQ是由Apache出品,ActiveMQ 是一个完全支持JMS1.1和J2EE 1.4规范的 JMS Provider实现。它非常快速,支持多种语言的客户端和协议,而且可以非常容易的嵌入到企业的应用环境中,并有许多高级功能

        1)主要特性

                (1)服从 JMS 规范:JMS 规范提供了良好的标准和保证,包括:同步或异步的消息分发,一次和仅一次的消息分发,消息接收和订阅等等。遵从 JMS 规范的好处在于,不论使用什么 JMS 实现提供者,这些基础特性都是可用的
​(2)连接性:ActiveMQ 提供了广泛的连接选项,支持的协议有:HTTP/S,IP 多播,SSL,STOMP,TCP,UDP,XMPP等等。对众多协议的支持让 ActiveMQ 拥有了很好的灵活性
​(3)支持的协议种类多:OpenWire、STOMP、REST、XMPP、AMQP 
​(4)持久化插件和安全插件:ActiveMQ 提供了多种持久化选择。而且,ActiveMQ 的安全性也可以完全依据用户需求进行自定义鉴权和授权
​(5)支持的客户端语言种类多:除了 Java 之外,还有:C/C++,.NET,Perl,PHP,Python,Ruby
​(6)代理集群:多个 ActiveMQ 代理可以组成一个集群来提供服务
​(7)异常简单的管理:ActiveMQ 是以开发者思维被设计的。所以,它并不需要专门的管理员,因为它提供了简单又使用的管理特性。有很多中方法可以监控 ActiveMQ 不同层面的数据,包括使用在 JConsole 或者 ActiveMQ 的Web Console 中使用 JMX,通过处理 JMX 的告警消息,通过使用命令行脚本,甚至可以通过监控各种类型的日志

        2) 安装需要

                1)Java JDK
​2)ActiveMQ安装包   

        3)优点

                (1)跨平台(JAVA编写与平台无关有,ActiveMQ几乎可以运行在任何的JVM上)
​(2)可以用JDBC:可以将数据持久化到数据库。虽然使用JDBC会降低ActiveMQ的性能,但是数据库一直都是开发人员最熟悉的存储介质。将消息存到数据库,看得见摸得着。而且公司有专门的DBA去对数据库进行调优,主从分离
​(3)支持JMS :支持JMS的统一接口
​(4)支持自动重连
​(5)有安全机制:支持基于shiro,jaas等多种安全配置机制,可以对Queue/Topic进行认证和授权
​(6)监控完善:拥有完善的监控,包括Web Console,JMX,Shell命令行,Jolokia的REST API
​(7)界面友善:提供的Web Console可以满足大部分情况,还有很多第三方的组件可以使用,如hawtio;

        4)缺点

                (1)社区活跃度不及RabbitMQ高
​(2)根据其他用户反馈,会出莫名其妙的问题,会丢失消息
​(3)目前重心放到activemq6.0产品-apollo,对5.x的维护较少
​(4)不适合用于上千个队列的应用场景

3.RocketMQ

RocketMQ出自阿里公司的开源产品,用 Java 语言实现,在设计时参考了 Kafka,并做出了自己的一些改进,消息可靠性上比 Kafka 更好。RocketMQ在阿里集团被广泛应用在订单,交易,充值,流计算,消息推送,日志流式处理,binglog分发等场景

        1)主要特性

                (1)是一个队列模型的消息中间件,具有高性能、高可靠、高实时、分布式特点
​(2)Producer、Consumer、队列都可以分布式
​(3)Producer向一些队列轮流发送消息,队列集合称为Topic,Consumer如果做广播消费,则一个consumer实例消费这个Topic对应的所有队列,如果做集群消费,则多个Consumer实例平均消费这个topic对应的队列集合
​(4)能够保证严格的消息顺序
​(5)提供丰富的消息拉取模式
​(6)高效的订阅者水平扩展能力
​(7)实时的消息订阅机制
​(8)亿级消息堆积能力
​(9)较少的依赖

        2)安装需要

                (1)Java JDK
​(2)安装git、Maven
​(3)RocketMQ安装包

        3)优点

                (1)单机支持 1 万以上持久化队列
​(2)RocketMQ 的所有消息都是持久化的,先写入系统 PAGECACHE,然后刷盘,可以保证内存与磁盘都有一份数据,访问时,直接从内存读取
​(3)模型简单,接口易用(JMS 的接口很多场合并不太实用)
​(4)性能非常好,可以大量堆积消息在broker中
​(5)支持多种消费,包括集群消费、广播消费等
​(6)各个环节分布式扩展设计,主从HA
​(7)开发度较活跃,版本更新很快

        4)缺点

                (1)支持的客户端语言不多,目前是java及c++,其中c++不成熟
​(2)RocketMQ社区关注度及成熟度也不及前两者
​(3)没有web管理界面,提供了一个CLI(命令行界面)管理工具带来查询、管理和诊断各种问题
​(4)没有在 mq 核心中去实现JMS等接口

4.kafka Apache

Kafka是一个分布式消息发布订阅系统。它最初由LinkedIn公司基于独特的设计实现为一个分布式的提交日志系统( a distributed commit log),之后成为Apache项目的一部分。Kafka系统快速、可扩展并且可持久化。它的分区特性,可复制和可容错都是其不错的特性

        1)主要特性

                (1)快速持久化,可以在O(1)的系统开销下进行消息持久化​(2)高吞吐,在一台普通的服务器上既可以达到10W/s的吞吐速率
​(3)完全的分布式系统,Broker、Producer、Consumer都原生自动支持分布式,自动实现负载均衡

                        (4)支持同步和异步复制两种HA

                        (5)支持数据批量发送和拉取

                (6)zero-copy:减少IO操作步骤

                        (7)数据迁移、扩容对用户透明

                        (8)无需停机即可扩展机器;

                        (9)其他特性:严格的消息顺序、丰富的消息拉取模型、高效订阅者水平扩展、实时的消息订阅、亿级的消息堆积能力、定期删除机制;

        2)安装需要

                (1)Java JDK
​(2)Kafka安装包

        3)优点

                (1)客户端语言丰富,支持java、.net、php、ruby、python、go等多种语言
​(2)性能卓越,单机写入TPS约在百万条/秒,消息大小10个字节
​(3)提供完全分布式架构, 并有replica机制, 拥有较高的可用性和可靠性, 理论上支持消息无限堆积
​(4)支持批量操作
​(5)消费者采用Pull方式获取消息, 消息有序, 通过控制能够保证所有消息被消费且仅被消费一次;
​(6)有优秀的第三方Kafka Web管理界面Kafka-Manager;
​(7)在日志领域比较成熟,被多家公司和多个开源项目使用;     

        4)缺点

                (1)Kafka单机超过64个队列/分区,Load会发生明显的飙高现象,队列越多,load越高,发送消息响应时间变长
​(2)使用短轮询方式,实时性取决于轮询间隔时间
​(3)消费失败不支持重试​(4)支持消息顺序,但是一台代理宕机后,就会产生消息乱序
​(5)社区更新较慢   

对比

Kafka在于分布式架构,RabbitMQ基于AMQP协议来实现,RocketMQ/思路来源于kafka,改成了主从结构,在事务性可靠性方面做了优化。广泛来说,电商、金融等对事务性要求很高的,可以考虑RabbitMQ和RocketMQ,对性能要求高的可考虑Kafka

希望能够帮助到大家!!!

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