大型网站消息队列技术总结

Posted 2022-11-30 Dream_yz

消息队列

简介

消息队列：分布式系统中重要的组件，通用使用场景：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、流量削峰等问题。

常见的消息队列有：RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq，另外，部分数据库如Redis、mysql和phxsql也可以实现消息队列。

消息队列在实际应用中包括如下四个场景：
 应用耦合：多应用间通过消息队列对同一消息进行处理，避免调用接口失败导致整个过程失败；
 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；
 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；
 消息驱动的系统：系统分为消息队列、消息生产者、消息消费者，生产者负责产生消息，消费者(可能有多个)负责对消息进行处理；

消息队列模式

消息队列模式包括：点对点模式和发布/订阅模式。
点对点模式
点对点模式包括三个角色：
 消息队列
 发送者（生产者）
 接收者（消费者）
消息发送者生产消息发送到queue中，然后消息接收者从queue中取出并且消费消息。消息被消费以后，queue中不再有存储，所以消息接收者不可能消费到已经被消费的消息。
点对点模式特点：
 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)；
 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；
 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；
发布/订阅模式
发布/订阅模式下包括三个角色：
 角色主题（Topic）
 发布者(Publisher)
 订阅者(Subscriber)
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。
发布/订阅模式特点：
 每个消息可以有多个订阅者；
 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，订阅者需要提前订阅该角色主题，并保持在线运行；

常见的消息队列

• RabbitMQ

  RabbitMQ是一个在AMQP（高级消息协议队列协议）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；
  优缺点
  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；

• ActiveMQ

  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。
  主要特性：
   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；
   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。
   支持的协议种类多：OpenWire、STOMP、REST、XMPP、AMQP ；
   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；
   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；
   代理集群：多个 ActiveMQ 代理可以组成一个集群来提供服务；
   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。
  优缺点
  优点
   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)
   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；
   支持JMS ：支持JMS的统一接口;
   支持自动重连；
   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。
   监控完善：拥有完善的监控，包括Web Console，JMX，Shell命令行，Jolokia的REST API；
   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；
  缺点
   社区活跃度不及RabbitMQ高；
   根据其他用户反馈，会出莫名其妙的问题，会丢失消息；
   目前重心放到activemq6.0产品-apollo，对5.x的维护较少；
   不适合用于上千个队列的应用场景；

• 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；
  优缺点
  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；

• 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。
  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；
  优缺点
  优点
   客户端语言丰富，支持java、.net、php、ruby、python、go等多种语言；
   性能卓越，单机写入TPS约在百万条/秒，消息大小10个字节；
   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；
   支持批量操作；
   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;
   有优秀的第三方Kafka Web管理界面Kafka-Manager；
   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
   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
   使用短轮询方式，实时性取决于轮询间隔时间；
   消费失败不支持重试；
   支持消息顺序，但是一台代理宕机后，就会产生消息乱序；
   社区更新较慢；

总结

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。

参考链接
https://cloud.tencent.com/developer/article/1006035
https://blog.csdn.net/shaobingj126/article/details/50585035
https://blog.csdn.net/heyutao007/article/details/50131089
https://www.javazhiyin.com/22897.html