關(guān)于消息隊(duì)列，你必須知道的一些事
一、消息隊(duì)列概述
消息隊(duì)列中間件是分布式系統(tǒng)中重要的組件，主要解決應(yīng)用解耦，異步消息，流量削鋒等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)高性能，高可用，可伸縮和最終一致性架構(gòu)。目前使用較多的消息隊(duì)列有ActiveMQ，RabbitMQ，ZeroMQ，Kafka，MetaMQ，RocketMQ
二、消息隊(duì)列應(yīng)用場(chǎng)景
以下介紹消息隊(duì)列在實(shí)際應(yīng)用中常用的使用場(chǎng)景。異步處理，應(yīng)用解耦，流量削鋒和消息通訊四個(gè)場(chǎng)景。
2.1異步處理
場(chǎng)景說(shuō)明：用戶(hù)注冊(cè)后，需要發(fā)注冊(cè)郵件和注冊(cè)短信。傳統(tǒng)的做法有兩種 1.串行的方式；2.并行方式
a、串行方式：將注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)成功后，發(fā)送注冊(cè)郵件，再發(fā)送注冊(cè)短信。以上三個(gè)任務(wù)全部完成后，返回給客戶(hù)端。
b、并行方式：將注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)成功后，發(fā)送注冊(cè)郵件的同時(shí)，發(fā)送注冊(cè)短信。以上三個(gè)任務(wù)完成后，返回給客戶(hù)端。與串行的差別是，并行的方式可以提高處理的時(shí)間
假設(shè)三個(gè)業(yè)務(wù)節(jié)點(diǎn)每個(gè)使用50毫秒鐘，不考慮網(wǎng)絡(luò)等其他開(kāi)銷(xiāo)，則串行方式的時(shí)間是150毫秒，并行的時(shí)間可能是100毫秒。
因?yàn)镃PU在單位時(shí)間內(nèi)處理的請(qǐng)求數(shù)是一定的，假設(shè)CPU1秒內(nèi)吞吐量是100次。則串行方式1秒內(nèi)CPU可處理的請(qǐng)求量是7次（1000/150）。并行方式處理的請(qǐng)求量是10次（1000/100）
小結(jié)：如以上案例描述，傳統(tǒng)的方式系統(tǒng)的性能（并發(fā)量，吞吐量，響應(yīng)時(shí)間）會(huì)有瓶頸。如何解決這個(gè)問(wèn)題呢？
引入消息隊(duì)列，將不是必須的業(yè)務(wù)邏輯，異步處理。改造后的架構(gòu)如下：
按照以上約定，用戶(hù)的響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)于是注冊(cè)信息寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)的時(shí)間，也就是50毫秒。注冊(cè)郵件，發(fā)送短信寫(xiě)入消息隊(duì)列后，直接返回，因此寫(xiě)入消息隊(duì)列的速度很快，基本可以忽略，因此用戶(hù)的響應(yīng)時(shí)間可能是50毫秒。因此架構(gòu)改變后，系統(tǒng)的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍，比并行提高了兩倍。
2.2應(yīng)用解耦
場(chǎng)景說(shuō)明：用戶(hù)下單后，訂單系統(tǒng)需要通知庫(kù)存系統(tǒng)。傳統(tǒng)的做法是，訂單系統(tǒng)調(diào)用庫(kù)存系統(tǒng)的接口。如下圖：
傳統(tǒng)模式的缺點(diǎn)：假如庫(kù)存系統(tǒng)無(wú)法訪問(wèn)，則訂單減庫(kù)存將失敗，從而導(dǎo)致訂單失敗，訂單系統(tǒng)與庫(kù)存系統(tǒng)耦合
如何解決以上問(wèn)題呢？引入應(yīng)用消息隊(duì)列后的方案，如下圖：
訂單系統(tǒng)：用戶(hù)下單后，訂單系統(tǒng)完成持久化處理，將消息寫(xiě)入消息隊(duì)列，返回用戶(hù)訂單下單成功
庫(kù)存系統(tǒng)：訂閱下單的消息，采用拉/推的方式，獲取下單信息，庫(kù)存系統(tǒng)根據(jù)下單信息，進(jìn)行庫(kù)存操作
假如：在下單時(shí)庫(kù)存系統(tǒng)不能正常使用。也不影響正常下單，因?yàn)橄聠魏?，訂單系統(tǒng)寫(xiě)入消息隊(duì)列就不再關(guān)心其他的后續(xù)操作了。實(shí)現(xiàn)訂單系統(tǒng)與庫(kù)存系統(tǒng)的應(yīng)用解耦
2.3流量削鋒
流量削鋒也是消息隊(duì)列中的常用場(chǎng)景，一般在秒殺或團(tuán)搶活動(dòng)中使用廣泛。
應(yīng)用場(chǎng)景：秒殺活動(dòng)，一般會(huì)因?yàn)榱髁窟^(guò)大，導(dǎo)致流量暴增，應(yīng)用掛掉。為解決這個(gè)問(wèn)題，一般需要在應(yīng)用前端加入消息隊(duì)列。
a、可以控制活動(dòng)的人數(shù)
b、可以緩解短時(shí)間內(nèi)高流量壓垮應(yīng)用
用戶(hù)的請(qǐng)求，服務(wù)器接收后，首先寫(xiě)入消息隊(duì)列。假如消息隊(duì)列長(zhǎng)度超過(guò)最大數(shù)量，則直接拋棄用戶(hù)請(qǐng)求或跳轉(zhuǎn)到錯(cuò)誤頁(yè)面。
秒殺業(yè)務(wù)根據(jù)消息隊(duì)列中的請(qǐng)求信息，再做后續(xù)處理
2.4日志處理
日志處理是指將消息隊(duì)列用在日志處理中，比如Kafka的應(yīng)用，解決大量日志傳輸?shù)膯?wèn)題。架構(gòu)簡(jiǎn)化如下
日志采集客戶(hù)端，負(fù)責(zé)日志數(shù)據(jù)采集，定時(shí)寫(xiě)受寫(xiě)入Kafka隊(duì)列
Kafka消息隊(duì)列，負(fù)責(zé)日志數(shù)據(jù)的接收，存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)發(fā)
日志處理應(yīng)用：訂閱并消費(fèi)kafka隊(duì)列中的日志數(shù)據(jù)
2.5消息通訊
消息通訊是指，消息隊(duì)列一般都內(nèi)置了高效的通信機(jī)制，因此也可以用在純的消息通訊。比如實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)消息隊(duì)列，或者聊天室等
點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊：
客戶(hù)端A和客戶(hù)端B使用同一隊(duì)列，進(jìn)行消息通訊。
聊天室通訊：
客戶(hù)端A，客戶(hù)端B，客戶(hù)端N訂閱同一主題，進(jìn)行消息發(fā)布和接收。實(shí)現(xiàn)類(lèi)似聊天室效果。
以上實(shí)際是消息隊(duì)列的兩種消息模式，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)或發(fā)布訂閱模式。模型為示意圖，供參考。
三、消息中間件示例
3.1電商系統(tǒng)
消息隊(duì)列采用高可用，可持久化的消息中間件。比如Active MQ，Rabbit MQ，Rocket Mq。
（1）應(yīng)用將主干邏輯處理完成后，寫(xiě)入消息隊(duì)列。消息發(fā)送是否成功可以開(kāi)啟消息的確認(rèn)模式。（消息隊(duì)列返回消息接收成功狀態(tài)后，應(yīng)用再返回，這樣保障消息的完整性）
（2）擴(kuò)展流程（發(fā)短信，配送處理）訂閱隊(duì)列消息。采用推或拉的方式獲取消息并處理。
（3）消息將應(yīng)用解耦的同時(shí)，帶來(lái)了數(shù)據(jù)一致性問(wèn)題，可以采用最終一致性方式解決。比如主數(shù)據(jù)寫(xiě)入數(shù)據(jù)庫(kù)，擴(kuò)展應(yīng)用根據(jù)消息隊(duì)列，并結(jié)合數(shù)據(jù)庫(kù)方式實(shí)現(xiàn)基于消息隊(duì)列的后續(xù)處理。
3.2日志收集系統(tǒng)
分為Zookeeper注冊(cè)中心，日志收集客戶(hù)端，Kafka集群和Storm集群（OtherApp）四部分組成。
Zookeeper注冊(cè)中心，提出負(fù)載均衡和地址查找服務(wù)
日志收集客戶(hù)端，用于采集應(yīng)用系統(tǒng)的日志，并將數(shù)據(jù)推送到kafka隊(duì)列
Kafka集群：接收，路由，存儲(chǔ)，轉(zhuǎn)發(fā)等消息處理
Storm集群：與OtherApp處于同一級(jí)別，采用拉的方式消費(fèi)隊(duì)列中的數(shù)據(jù)
四、JMS消息服務(wù)
講消息隊(duì)列就不得不提JMS 。JMS（JAVA Message Service，java消息服務(wù)）API是一個(gè)消息服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)/規(guī)范，允許應(yīng)用程序組件基于JavaEE平臺(tái)創(chuàng)建、發(fā)送、接收和讀取消息。它使分布式通信耦合度更低，消息服務(wù)更加可靠以及異步性。
在EJB架構(gòu)中，有消息bean可以無(wú)縫的與JM消息服務(wù)集成。在J2EE架構(gòu)模式中，有消息服務(wù)者模式，用于實(shí)現(xiàn)消息與應(yīng)用直接的解耦。
4.1消息模型
在JMS標(biāo)準(zhǔn)中，有兩種消息模型P2P（Point to Point）, Publish/Subscribe(Pub/Sub)
4.1.1 P2P模式
P2P模式包含三個(gè)角色：消息隊(duì)列（Queue），發(fā)送者(Sender)，接收者(Receiver)。每個(gè)消息都被發(fā)送到一個(gè)特定的隊(duì)列，接收者從隊(duì)列中獲取消息。隊(duì)列保留著消息，直到他們被消費(fèi)或超時(shí)。
P2P的特點(diǎn)
每個(gè)消息只有一個(gè)消費(fèi)者（Consumer）(即一旦被消費(fèi)，消息就不再在消息隊(duì)列中)
發(fā)送者和接收者之間在時(shí)間上沒(méi)有依賴(lài)性，也就是說(shuō)當(dāng)發(fā)送者發(fā)送了消息之后，不管接收者有沒(méi)有正在運(yùn)行，它不會(huì)影響到消息被發(fā)送到隊(duì)列
接收者在成功接收消息之后需向隊(duì)列應(yīng)答成功
如果希望發(fā)送的每個(gè)消息都會(huì)被成功處理的話，那么需要P2P模式。
4.1.2 Pub/Sub模式
包含三個(gè)角色主題（Topic），發(fā)布者（Publisher），訂閱者（Subscriber） 多個(gè)發(fā)布者將消息發(fā)送到Topic，系統(tǒng)將這些消息傳遞給多個(gè)訂閱者。
Pub/Sub的特點(diǎn)
每個(gè)消息可以有多個(gè)消費(fèi)者
發(fā)布者和訂閱者之間有時(shí)間上的依賴(lài)性。針對(duì)某個(gè)主題（Topic）的訂閱者，它必須創(chuàng)建一個(gè)訂閱者之后，才能消費(fèi)發(fā)布者的消息
為了消費(fèi)消息，訂閱者必須保持運(yùn)行的狀態(tài)
為了緩和這樣嚴(yán)格的時(shí)間相關(guān)性，JMS允許訂閱者創(chuàng)建一個(gè)可持久化的訂閱。這樣，即使訂閱者沒(méi)有被激活（運(yùn)行），它也能接收到發(fā)布者的消息。
如果希望發(fā)送的消息可以不被做任何處理、或者只被一個(gè)消息者處理、或者可以被多個(gè)消費(fèi)者處理的話，那么可以采用Pub/Sub模型。
4.2消息消費(fèi)
在JMS中，消息的產(chǎn)生和消費(fèi)都是異步的。對(duì)于消費(fèi)來(lái)說(shuō)，JMS的消息者可以通過(guò)兩種方式來(lái)消費(fèi)消息。
（1）同步
訂閱者或接收者通過(guò)receive方法來(lái)接收消息，receive方法在接收到消息之前（或超時(shí)之前）將一直阻塞；
（2）異步
訂閱者或接收者可以注冊(cè)為一個(gè)消息監(jiān)聽(tīng)器。當(dāng)消息到達(dá)之后，系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)用監(jiān)聽(tīng)器的onMessage方法。
JNDI：Java命名和目錄接口,是一種標(biāo)準(zhǔn)的Java命名系統(tǒng)接口?？梢栽诰W(wǎng)絡(luò)上查找和訪問(wèn)服務(wù)。通過(guò)指定一個(gè)資源名稱(chēng)，該名稱(chēng)對(duì)應(yīng)于數(shù)據(jù)庫(kù)或命名服務(wù)中的一個(gè)記錄，同時(shí)返回資源連接建立所必須的信息。
JNDI在JMS中起到查找和訪問(wèn)發(fā)送目標(biāo)或消息來(lái)源的作用。
五、常用消息隊(duì)列
一般商用的容器，比如WebLogic，JBoss，都支持JMS標(biāo)準(zhǔn)，開(kāi)發(fā)上很方便。但免費(fèi)的比如Tomcat，Jetty等則需要使用第三方的消息中間件。本部分內(nèi)容介紹常用的消息中間件（Active MQ,Rabbit MQ，Zero MQ,Kafka）以及他們的特點(diǎn)。
5.1 ActiveMQ
ActiveMQ
是Apache出品，最流行的，能力強(qiáng)勁的開(kāi)源消息總線。ActiveMQ 是一個(gè)完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規(guī)范的 JMS
Provider實(shí)現(xiàn)，盡管JMS規(guī)范出臺(tái)已經(jīng)是很久的事情了，但是JMS在當(dāng)今的J2EE應(yīng)用中間仍然扮演著特殊的地位。
ActiveMQ特性如下：
多種語(yǔ)言和協(xié)議編寫(xiě)客戶(hù)端。語(yǔ)言: Java,C,C++,C#,Ruby,Perl,Python,PHP。應(yīng)用協(xié)議：OpenWire,Stomp REST,WS Notification,XMPP,AMQP
完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規(guī)范 （持久化，XA消息，事務(wù))
對(duì)Spring的支持，ActiveMQ可以很容易內(nèi)嵌到使用Spring的系統(tǒng)里面去，而且也支持Spring2.0的特性
通過(guò)了常見(jiàn)J2EE服務(wù)器（如 Geronimo,JBoss 4,GlassFish,WebLogic)的測(cè)試，其中通過(guò)JCA 1.5 resource adaptors的配置，可以讓ActiveMQ可以自動(dòng)的部署到任何兼容J2EE 1.4 商業(yè)服務(wù)器上
支持多種傳送協(xié)議：in-VM,TCP,SSL,NIO,UDP,JGroups,JXTA
支持通過(guò)JDBC和journal提供高速的消息持久化
從設(shè)計(jì)上保證了高性能的集群，客戶(hù)端-服務(wù)器，點(diǎn)對(duì)點(diǎn)
支持Ajax
支持與Axis的整合
可以很容易得調(diào)用內(nèi)嵌JMS provider，進(jìn)行測(cè)試
5.2 Kafka
Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，它可以處理消費(fèi)者規(guī)模的網(wǎng)站中的所有動(dòng)作流數(shù)據(jù)。這種動(dòng)作（網(wǎng)頁(yè)瀏覽，搜索和其他用戶(hù)的行動(dòng)）是在現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)上的許多社會(huì)功能的一個(gè)關(guān)鍵因素。這些數(shù)據(jù)通常是由于吞吐量的要求而通過(guò)處理日志和日志聚合來(lái)解決。對(duì)于像Hadoop的一樣的日志數(shù)據(jù)和離線分析系統(tǒng)，但又要求實(shí)時(shí)處理的限制，這是一個(gè)可行的解決方案。Kafka的目的是通過(guò)Hadoop的并行加載機(jī)制來(lái)統(tǒng)一線上和離線的消息處理，也是為了通過(guò)集群機(jī)來(lái)提供實(shí)時(shí)的消費(fèi)。
Kafka是一種高吞吐量的分布式發(fā)布訂閱消息系統(tǒng)，有如下特性：
通過(guò)O(1)的磁盤(pán)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)提供消息的持久化，這種結(jié)構(gòu)對(duì)于即使數(shù)以TB的消息存儲(chǔ)也能夠保持長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定性能。（文件追加的方式寫(xiě)入數(shù)據(jù)，過(guò)期的數(shù)據(jù)定期刪除）
高吞吐量：即使是非常普通的硬件Kafka也可以支持每秒數(shù)百萬(wàn)的消息
支持通過(guò)Kafka服務(wù)器和消費(fèi)機(jī)集群來(lái)分區(qū)消息
支持Hadoop并行數(shù)據(jù)加載
Kafka相關(guān)概念
Broker
Kafka集群包含一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器，這種服務(wù)器被稱(chēng)為broker[5]
Topic
每條發(fā)布到Kafka集群的消息都有一個(gè)類(lèi)別，這個(gè)類(lèi)別被稱(chēng)為T(mén)opic。（物理上不同Topic的消息分開(kāi)存儲(chǔ)，邏輯上一個(gè)Topic的消息雖然保存于一個(gè)或多個(gè)broker上但用戶(hù)只需指定消息的Topic即可生產(chǎn)或消費(fèi)數(shù)據(jù)而不必關(guān)心數(shù)據(jù)存于何處）
Partition
Parition是物理上的概念，每個(gè)Topic包含一個(gè)或多個(gè)Partition.
Producer
負(fù)責(zé)發(fā)布消息到Kafka broker
Consumer
消息消費(fèi)者，向Kafka broker讀取消息的客戶(hù)端。
Consumer Group
每個(gè)Consumer屬于一個(gè)特定的Consumer Group（可為每個(gè)Consumer指定group name，若不指定group name則屬于默認(rèn)的group）。
一般應(yīng)用在大數(shù)據(jù)日志處理或?qū)?shí)時(shí)性（少量延遲），可靠性（少量丟數(shù)據(jù)）要求稍低的場(chǎng)景使用。
出處：cnblogs.com/linjiqin/p/5720865.html
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