消息队列(MQ)概述
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。
消息队列主要解决了应用耦合、异步处理、流量削锋等问题。
消息队列的应用场景
传统的消息队列的主要应用场景包括:缓存/肖锋、解耦和异步通信。
缓存/肖锋:
缓存/肖锋:有利于控制和优化数据流经过系统的速度,解决生产消息和消费消息的处理速度不一致的情况。
比如有下面这种情况:我们在大型活动中比如像双十一这样的活动。比如双十一参与的用户,每秒可以达到10亿/s,来进行一次秒杀,但是我们后台的最大的处理能力只有1千万/s,但是我这个系统扛不住这个海量的数据,但是我还要搞这次活动怎么办,那么我们就可以使用消息队列来处理。
解耦:
解耦:允许在消息队列两边修改或者是独立拓展处理,只需要确保他们遵循MQ统一的约束接口就行。
比如我们需要将我们的多个数据源如MySQL、MongoDB等传送到我们的数据处理框架中如SpringBoot、Spark中。如果没有消息队列的话,那我们就要对他们进行一一处理,编写相应的框架代码,这样开发成本很高、而且后续的修改也需要一一修改,这样麻烦。但是如果我们有了消息队列,我们的数据源只需要往消息队列里面写数据就行了,然后我们后端处理框架需要数据的,只需要从MQ中去取就行了,这样就减少了开发成本,有一个解耦的作用。
异步处理:
异步处理区别于同步处理
同步处理就是一步一步把所有的事情都给做完,比如我们用户填写注册信息,然后后台将用户信息写入数据库,然后在调用发送短信接口来发送短信,假设发送短信这个过程需要等待3秒,然后之后页面才响应注册成功。
Kafka
Kafka是一个基于分布式的、具有高吞吐量的发布、订阅模式的消息队列,主要应用于大数据领域,它可以承担大数据的存储、分析和计算。
主要特性:
快速持久化,可以在O(1)的系统开销下进行消息持久化;
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;
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;
支持同步和异步复制两种HA;
支持数据批量发送和拉取;
zero-copy:减少IO操作步骤;
数据迁移、扩容对用户透明;
无需停机即可扩展机器;
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;
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;
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;
RabbitMQ(BMQ)
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。
主要特性:
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;
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;
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;
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;
多种协议的支持:支持多种消息队列协议;
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;
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;
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;
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;
优点:
由于erlang语言的特性,mq 性能较好,高并发;
健壮、稳定、易用、跨平台、支持多种语言、文档齐全;
有消息确认机制和持久化机制,可靠性高;
高度可定制的路由;
管理界面较丰富,在互联网公司也有较大规模的应用;
社区活跃度高;
缺点:
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;
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;
需要学习比较复杂的接口和协议,学习和维护成本较高;
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。
主要特性:
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;
Producer、Consumer、队列都可以分布式;
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;
能够保证严格的消息顺序;
提供丰富的消息拉取模式;
高效的订阅者水平扩展能力;
实时的消息订阅机制;
亿级消息堆积能力;
较少的依赖;
优点:
单机支持 1 万以上持久化队列。
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。
模型简单,接口易用(JMS 的接口很多场合并不太实用);
性能非常好,可以大量堆积消息在broker中;
支持多种消费,包括集群消费、广播消费等。
各个环节分布式扩展设计,主从HA;
开发度较活跃,版本更新很快。
缺点:
支持的客户端语言不多,目前是java及c++,其中c++不成熟;
RocketMQ社区关注度及成熟度也不及前两者;
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;
没有在 mq 核心中去实现JMS等接口;
内容参考网络多个博主的博客和百度。