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一、为什么要使用消息队列?

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如上图,如果用户填完信息和发送消息同步进行,等待注册结果,时间会被拉长!
采用消息队列,注册信息异步到mq中,进行处理,时间会被压缩很大部分!

那么使用消息队列有什么好处呢?

  1. 解耦
    允许你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。
  2. 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。
  3. 缓冲
    有助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。
  4. 灵活性 & 峰值处理能力
    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并不常见。如果为以能处理这类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。
  5. 异步通信
    很多时候,用户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。
  6. 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。Kafka保证一个Partition内的消息的有序性。
  7. 冗余(副本)
    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。
  8. 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。扩展就像调大电力按钮一样简单。

二、消息队列的俩种模式

1. 点对点模式

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点对点模式(一对一,消费者主动拉取数据,消息收到后消息清除)
消息生产者生产消息发送到Queue中,然后消息消费者从Queue中取出并且消费消息。
消息被消费以后,queue 中不再有存储,所以消息消费者不可能消费到已经被消费的消息。
Queue 支持存在多个消费者,但是对一个消息而言,只会有一个消费者可以消费。

2. 发布/订阅模式

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发布/订阅模式(一对多,消费者消费数据之后不会清除消息)
消息生产者(发布)将消息发布到 topic 中,同时有多个消息消费者(订阅)消费该消息。和点对点方式不同,发布到 topic 的消息会被所有订阅者消费。

三、常用Message Queue对比

1. RabbitMQ

RabbitMQ是使用Erlang编写的一个开源的消息队列,本身支持很多的协议:AMQP,XMPP, SMTP, STOMP,也正因如此,它非常重量级,更适合于企业级的开发。同时实现了Broker构架,这意味着消息在发送给客户端时先在中心队列排队。对路由,负载均衡或者数据持久化都有很好的支持。

2. Redis

Redis是一个基于Key-Value对的NoSQL数据库,开发维护很活跃。虽然它是一个Key-Value数据库存储系统,但它本身支持MQ功能,所以完全可以当做一个轻量级的队列服务来使用。对于RabbitMQ和Redis的入队和出队操作,各执行100万次,每10万次记录一次执行时间。测试数据分为128Bytes、512Bytes、1K和10K四个不同大小的数据。实验表明:入队时,当数据比较小时Redis的性能要高于RabbitMQ,而如果数据大小超过了10K,Redis则慢的无法忍受;出队时,无论数据大小,Redis都表现出非常好的性能,而RabbitMQ的出队性能则远低于Redis。

3. ZeroMQ

ZeroMQ号称最快的消息队列系统,尤其针对大吞吐量的需求场景。ZeroMQ能够实现RabbitMQ不擅长的高级/复杂的队列,但是开发人员需要自己组合多种技术框架,技术上的复杂度是对这MQ能够应用成功的挑战。ZeroMQ具有一个独特的非中间件的模式,你不需要安装和运行一个消息服务器或中间件,因为你的应用程序将扮演这个服务器角色。你只需要简单的引用ZeroMQ程序库,可以使用NuGet安装,然后你就可以愉快的在应用程序之间发送消息了。但是ZeroMQ仅提供非持久性的队列,也就是说如果宕机,数据将会丢失。其中,Twitter的Storm 0.9.0以前的版本中默认使用ZeroMQ作为数据流的传输(Storm从0.9版本开始同时支持ZeroMQ和Netty作为传输模块)。

4. ActiveMQ

ActiveMQ是Apache下的一个子项目。 类似于ZeroMQ,它能够以代理人和点对点的技术实现队列。同时类似于RabbitMQ,它少量代码就可以高效地实现高级应用场景。

5. Kafka/Jafka

Kafka是Apache下的一个子项目,是一个高性能跨语言分布式发布/订阅消息队列系统,而Jafka是在Kafka之上孵化而来的,即Kafka的一个升级版。具有以下特性: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Hadoop数据并行加载,对于像Hadoop的一样的日志数据和离线分析系统,但又要求实时处理的限制,这是一个可行的解决方案。Kafka通过Hadoop的并行加载机制统一了在线和离线的消息处理。Apache Kafka相对于ActiveMQ是一个非常轻量级的消息系统,除了性能非常好之外,还是一个工作良好的分布式系统。

四、kafka概念

Kafka是最初由Linkedin公司开发,是一个分布式、分区的、多副本的、多订阅者,基于zookeeper协调的分布式日志系统(也可以当做MQ系统),常见可以用于web/nginx日志、访问日志,消息服务等等,Linkedin于2010年贡献给了Apache基金会并成为顶级开源项目。

主要应用场景是:日志收集系统和消息系统。

Kafka主要设计目标如下:

  1. 以时间复杂度为O(1)的方式提供消息持久化能力,即使对TB级以上数据也能保证常数时间的访问性能。
  2. 高吞吐率。即使在非常廉价的商用机器上也能做到单机支持每秒100K条消息的传输。
  3. 支持Kafka Server间的消息分区,及分布式消费,同时保证每个partition内的消息顺序传输。
  4. 同时支持离线数据处理和实时数据处理。
  5. Scale out:支持在线水平扩展

一个消息系统负责将数据从一个应用传递到另外一个应用,应用只需关注于数据,无需关注数据在两个或多个应用间是如何传递的。分布式消息传递基于可靠的消息队列,在客户端应用和消息系统之间异步传递消息。有两种主要的消息传递模式:点对点传递模式、发布-订阅模式。大部分的消息系统选用发布-订阅模式。Kafka就是一种发布-订阅模式。

五、Kafka 基础架构

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  1. Producer :消息生产者,就是向 kafka broker 发消息的客户端;
  2. Consumer :消息消费者,向 kafka broker 取消息的客户端;
  3. Consumer Group (CG):消费者组,由多个 consumer 组成。消费者组内每个消费者负责消费不同分区的数据,一个分区只能由一个组内消费者消费;消费者组之间互不影响。所有的消费者都属于某个消费者组,即消费者组是逻辑上的一个订阅者。
  4. Broker :一台 kafka 服务器就是一个 broker。一个集群由多个 broker 组成。一个 broker可以容纳多个 topic。
  5. Topic :可以理解为一个队列,生产者和消费者面向的都是一个 topic;
  6. Partition:为了实现扩展性,一个非常大的 topic 可以分布到多个 broker(即服务器)上,一个 topic 可以分为多个 partition,每个 partition 是一个有序的队列;
  7. Replica:副本,为保证集群中的某个节点发生故障时,该节点上的 partition 数据不丢失,且 kafka 仍然能够继续工作,kafka 提供了副本机制,一个 topic 的每个分区都有若干个副本,一个 leader 和若干个 follower。
  8. leader:每个分区多个副本的“主”,生产者发送数据的对象,以及消费者消费数据的对象都是 leader。
  9. follower:每个分区多个副本中的“从”,实时从 leader 中同步数据,保持和 leader 数据的同步。leader 发生故障时,某个 follower 会成为新的 follower。

Q.E.D.


只有创造,才是真正的享受,只有拚搏,才是充实的生活。