MQ

MQ

消息队列技术(Message Queue) 是分布式应用间交换信息的一种技术。消息队列可驻留在内存或磁盘上, 队列存储消息直到它们被应用程序读走。通过消息队列,应用程序可独立地执行 ———— 它们不需要知道彼此的位置、或在继续执行前不需要等待接收程序接收此消息。在分布式计算环境中,为了集成分布式应用,开发者需要对异构网络环境下的分布式应用提供有效的通信手段。

MQ使用场景

  1. 异步通信:有些业务不想也不需要立即处理消息。消息队列提供了异步处理机制,允许用户把一个消息放入队列,但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少,然后在需要的时候再去处理它们。

  2. 解耦:降低工程间的强依赖程度,针对异构系统进行适配。在项目启动之初来预测将来项目会碰到什么需求,是极其困难的。通过消息系统在处理过程中间插入了一个隐含的、基于数据的接口层,两边的处理过程都要实现这一接口,当应用发生变化时,可以独立的扩展或修改两边的处理过程,只要确保它们遵守同样的接口约束

  3. 冗余:有些情况下,处理数据的过程会失败。除非数据被持久化,否则将造成丢失。消息队列把数据进行持久化直到它们已经被完全处理,通过这一方式规避了数据丢失风险。许多消息队列所采用的”插入-获取-删除”范式中,在把一个消息从队列中删除之前,需要你的处理系统明确的指出该消息已经被处理完毕,从而确保你的数据被安全的保存直到你使用完毕。

  4. 扩展性:因为消息队列解耦了你的处理过程,所以增大消息入队和处理的频率是很容易的,只要另外增加处理过程即可。不需要改变代码、不需要调节参数。便于分布式扩容

  5. 过载保护:在访问量剧增的情况下,应用仍然需要继续发挥作用,但是这样的突发流量无法提取预知;如果以为了能处理这类瞬间峰值访问为标准来投入资源随时待命无疑是巨大的浪费。使用消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力,而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃

  6. 可恢复性:系统的一部分组件失效时,不会影响到整个系统。消息队列降低了进程间的耦合度,所以即使一个处理消息的进程挂掉,加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。 

  7. 顺序保证:在大多使用场景下,数据处理的顺序都很重要。大部分消息队列本来就是排序的,并且能保证数据会按照特定的顺序来处理。 

  8. 缓冲:在任何重要的系统中,都会有需要不同的处理时间的元素。消息队列通过一个缓冲层来帮助任务最高效率的执行,该缓冲有助于控制和优化数据流经过系统的速度。以调节系统响应时间。

  9. 数据流处理:分布式系统产生的海量数据流,如:业务日志、监控数据、用户行为等,针对这些数据流进行实时或批量采集汇总,然后进行大数据分析是当前互联网的必备技术,通过消息队列完成此类数据收集是最好的选择

MQ缺点

  1. 系统可用性降低:系统引入的外部依赖越多,越容易挂掉。本来你就是 A 系统调用 BCD 三个系统的接口就好了, ABCD 四个系统好好的,没啥问题,你偏加个 MQ 进来,万一 MQ 挂了咋整,MQ 一挂,整套系统崩溃的,你不就完了?如何保证消息队列的高可用。

  2. 系统复杂度提高:硬生生加个 MQ 进来,你怎么保证消息没有重复消费?怎么处理消息丢失的情况?怎么保证消息传递的顺序性?头大头大,问题一大堆,痛苦不已。

  3. 一致性问题: A 系统处理完了直接返回成功了,人都以为你这个请求就成功了;但是问题是,要是 BCD 三个系统那里, BD 两个系统写库成功了,结果 C 系统写库失败了,咋整?你这数据就不一致了。

MQ常用协议

  • AMQP协议 AMQP即Advanced Message Queuing Protocol,一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息,并不受客户端/中间件不同产品,不同开发语言等条件的限制。 > 优点:可靠、通用

  • MQTT协议 MQTT(Message Queuing Telemetry Transport,消息队列遥测传输)是IBM开发的一个即时通讯协议,有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台,几乎可以把所有联网物品和外部连接起来,被用来当做传感器和致动器(比如通过Twitter让房屋联网)的通信协议。  > 优点:格式简洁、占用带宽小、移动端通信、PUSH、嵌入式系统

  • STOMP协议 STOMP(Streaming Text Orientated Message Protocol)是流文本定向消息协议,是一种为MOM(Message Oriented Middleware,面向消息的中间件)设计的简单文本协议。STOMP提供一个可互操作的连接格式,允许客户端与任意STOMP消息代理(Broker)进行交互。  > 优点:命令模式(非topic/queue模式)

  • XMPP协议 XMPP(可扩展消息处理现场协议,Extensible Messaging and Presence Protocol)是基于可扩展标记语言(XML)的协议,多用于即时消息(IM)以及在线现场探测。适用于服务器之间的准即时操作。核心是基于XML流传输,这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息,即使其操作系统和浏览器不同。 > 优点:通用公开、兼容性强、可扩展、安全性高,但XML编码格式占用带宽大

  • 其他基于TCP/IP自定义的协议:有些特殊框架(如:redis、kafka、zeroMq等)根据自身需要未严格遵循MQ规范,而是基于TCP\IP自行封装了一套协议,通过网络socket接口进行传输,实现了MQ的功能。

MQ的通讯模式

   1. 点对点通讯:点对点方式是最为传统和常见的通讯方式,它支持一对一、一对多、多对多、多对一等多种配置方式,支持树状、网状等多种拓扑结构。

   2. 多点广播:MQ适用于不同类型的应用。其中重要的,也是正在发展中的是”多点广播”应用,即能够将消息发送到多个目标站点(Destination List)。可以使用一条MQ指令将单一消息发送到多个目标站点,并确保为每一站点可靠地提供信息。MQ不仅提供了多点广播的功能,而且还拥有智能消息分发功能,在将一条消息发送到同一系统上的多个用户时,MQ将消息的一个复制版本和该系统上接收者的名单发送到目标MQ系统。目标MQ系统在本地复制这些消息,并将它们发送到名单上的队列,从而尽可能减少网络的传输量。

   3. 发布/订阅(Publish/Subscribe)模式:发布/订阅功能使消息的分发可以突破目的队列地理指向的限制,使消息按照特定的主题甚至内容进行分发,用户或应用程序可以根据主题或内容接收到所需要的消息。发布/订阅功能使得发送者和接收者之间的耦合关系变得更为松散,发送者不必关心接收者的目的地址,而接收者也不必关心消息的发送地址,而只是根据消息的主题进行消息的收发。在MQ家族产品中,MQ Event Broker是专门用于使用发布/订阅技术进行数据通讯的产品,它支持基于队列和直接基于TCP/IP两种方式的发布和订阅。

   4. 集群(Cluster):为了简化点对点通讯模式中的系统配置,MQ提供 Cluster 的解决方案。集群类似于一个 域(Domain) ,集群内部的队列管理器之间通讯时,不需要两两之间建立消息通道,而是采用 Cluster 通道与其它成员通讯,从而大大简化了系统配置。此外,集群中的队列管理器之间能够自动进行负载均衡,当某一队列管理器出现故障时,其它队列管理器可以接管它的工作,从而大大提高系统的高可靠性

消息投递保证

  • At most once:消息可能会丢,但绝不会重复投递
  • At least one:消息绝不会丢,但可能会重复投递
  • Exactly once:每条消息肯定会被投递一次且仅投递一次,很多时候这是用户所想要的。

参考链接

消息队列面试场景