消息队列MQ
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涅槃Ls 发表于7个月前
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消息队列MQ

1、消息队列概述

消息队列是分布式系统中重要的组件,主要解决应用解耦,异步消息,流量削锋等问题,实现高性能,高可用,可伸缩和最终一致性架构。目前使用较多的消息队列有ActiveMQ,RabbitMQ,ZeroMQ,Kafka,MetaMQ,RocketMQ。

2、消息队列应用场景 

在项目中,将一些无需即时返回且耗时的操作提取出来,进行了异步处理,而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间,从而提高了系统的吞吐量。

以下介绍MQ在实际应用中常用的使用场景:异步处理、应用解耦、流量削锋、消息通讯。

2.1 异步处理

场景说明:用户注册后,需要发注册邮件和注册短信。传统的做法有两种 1.串行的方式;2.并行方式
a、串行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,再发送注册短信。以上三个任务全部完成后,返回给客户端。

b、并行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件的同时,发送注册短信。以上三个任务完成后,返回给客户端。与串行的差别是,并行的方式可以提高处理的时间。

c、引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理。改造后的架构如下:

按照以上约定,用户的响应时间相当于是注册信息写入数据库的时间,也就是50毫秒。

注册邮件,发送短信写入消息队列后,直接返回,因此写入消息队列的速度很快,基本可以忽略,因此用户的响应时间可能是50毫秒。

因此架构改变后,系统的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了两倍。

2.2 应用解耦

场景说明:用户下单后,订单系统需要通知库存系统。传统的做法是,订单系统调用库存系统的接口。

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,如何解决以上问题呢?

引入应用消息队列后的方案,如下图:

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;
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
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。

2.3 流量削锋

流量削锋也是消息队列中的常用场景,一般在秒杀或团抢活动中使用广泛。

应用场景: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。

a、可以控制活动的人数;

b、可以缓解短时间内高流量压垮应用;

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。秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理。

2.4 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。

架构简化如下:

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

2.5 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

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。

聊天室通讯:

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。

以上实际是消息队列的两种消息模式,点对点或发布订阅模式。模型为示意图,供参考。

3、消息中间件示例 

3.1 电商系统

消息队列采用高可用,可持久化的消息中间件。比如Active MQ,Rabbit MQ,Rocket Mq。

(1)应用将主干逻辑处理完成后,写入消息队列。消息发送是否成功可以开启消息的确认模式。(消息队列返回消息接收成功状态后,应用再返回,这样保障消息的完整性)

(2)扩展流程(发短信,配送处理)订阅队列消息。采用推或拉的方式获取消息并处理。

(3)消息将应用解耦的同时,带来了数据一致性问题,可以采用最终一致性方式解决。比如主数据写入数据库,扩展应用根据消息队列,并结合数据库方式实现基于消息队列的后续处理。

3.2日志收集系统

分为Zookeeper注册中心,日志收集客户端,Kafka集群和Storm集群(OtherApp)四部分组成。

Zookeeper注册中心,提出负载均衡和地址查找服务;

日志收集客户端,用于采集应用系统的日志,并将数据推送到kafka队列;

Kafka集群:接收,路由,存储,转发等消息处理;

Storm集群:与OtherApp处于同一级别,采用拉的方式消费队列中的数据。

4、JMS消息服务

讲消息队列就不得不提JMS 。JMS(Java Message Service,Java消息服务)API是一个消息服务的标准/规范,允许应用程序组件基于JavaEE平台创建、发送、接收和读取消息。它使分布式通信耦合度更低,消息服务更加可靠以及异步性。
在EJB架构中,有消息bean可以无缝的与JM消息服务集成。在J2EE架构模式中,有消息服务者模式,用于实现消息与应用直接的解耦。

4.1 消息模型

在JMS标准中,有两种消息模型P2P(Point to Point)、Publish/Subscribe(Pub/Sub)。

  • P2P模式


P2P模式包含三个角色:消息队列(Queue),发送者(Sender),接收者(Receiver)。每个消息都被发送到一个特定的队列,接收者从队列中获取消息。队列保留着消息,直到他们被消费或超时。

P2P的特点
每个消息只有一个消费者(Consumer)(即一旦被消费,消息就不再在消息队列中)
发送者和接收者之间在时间上没有依赖性,也就是说当发送者发送了消息之后,不管接收者有没有正在运行,它不会影响到消息被发送到队列
接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功 
如果希望发送的每个消息都会被成功处理的话,那么需要P2P模式。

  • Pub/Sub模式


包含三个角色主题(Topic),发布者(Publisher),订阅者(Subscriber) 多个发布者将消息发送到Topic,系统将这些消息传递给多个订阅者。

Pub/Sub的特点
每个消息可以有多个消费者
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
为了消费消息,订阅者必须保持运行的状态
为了缓和这样严格的时间相关性,JMS允许订阅者创建一个可持久化的订阅。这样,即使订阅者没有被激活(运行),它也能接收到发布者的消息。
如果希望发送的消息可以不被做任何处理、或者只被一个消息者处理、或者可以被多个消费者处理的话,那么可以采用Pub/Sub模型。

4.2 消息消费

在JMS中,消息的产生和消费都是异步的。对于消费来说,JMS的消息者可以通过两种方式来消费消息。
(1)同步
订阅者或接收者通过receive方法来接收消息,receive方法在接收到消息之前(或超时之前)将一直阻塞;

(2)异步
订阅者或接收者可以注册为一个消息监听器。当消息到达之后,系统自动调用监听器的onMessage方法。

JNDI:Java命名和目录接口,是一种标准的Java命名系统接口。可以在网络上查找和访问服务。通过指定一个资源名称,该名称对应于数据库或命名服务中的一个记录,同时返回资源连接建立所必须的信息。
JNDI在JMS中起到查找和访问发送目标或消息来源的作用。

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