什么叫消息队列
消息(Message)是指在应用间传送的数据。消息可以非常简单,比如只包含文本字符串,也可以更复杂,可能包含嵌入对象。
消息队列(Message Queue)是一种应用间的通信方式,消息发送后可以立即返回,由消息系统来确保消息的可靠传递。消息发布者只管把消息发布到 MQ 中而不用管谁来取,消息使用者只管从 MQ 中取消息而不管是谁发布的。这样发布者和使用者都不用知道对方的存在。
为何用消息队列
从上面的描述中可以看出消息队列是一种应用间的异步协作机制,那什么时候需要使用 MQ 呢?
以常见的订单系统为例,用户点击【下单】按钮之后的业务逻辑可能包括:扣减库存、生成相应单据、发红包、发短信通知。在业务发展初期这些逻辑可能放在一起同步执行,随着业务的发展订单量增长,需要提升系统服务的性能,这时可以将一些不需要立即生效的操作拆分出来异步执行,比如发放红包、发短信通知等。这种场景下就可以用 MQ ,在下单的主流程(比如扣减库存、生成相应单据)完成之后发送一条消息到 MQ 让主流程快速完结,而由另外的单独线程拉取MQ的消息(或者由 MQ 推送消息),当发现 MQ 中有发红包或发短信之类的消息时,执行相应的业务逻辑。
以上是用于业务解耦的情况,其它常见场景包括最终一致性、广播、错峰流控等等。
MQ应用场景分析
消息队列中间件是分布式系统的重要组件,主要解决异步消息,应用解耦,流量削锋等问题,从而实现高性能,高可用,可伸缩和最终一致性的架构。
使用较多的消息队列有ActiveMQ,RabbitMQ,Kafka,MetaMQ等。
1.1异步处理
场景说明:用户注册后,需要发送注册邮件和注册短信。传统的做法如下:
将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,在发送注册短信。以上三个任务全部完成后,返回给客户端。
引入消息队列,异步处理,改造后的架构如下:
1.2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。如下图:
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,从而导致下单失败。
订单系统与库存系统耦合。
引入消息队列后:
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,下单成功。
库存系统,订阅下单的消息,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在
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。
1.3流量削锋
一般在秒杀或团抢活动中广泛使用。
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。
可以控制活动的人数。
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,假如消息的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界面。
秒杀业务根据消息队列中的请求信息,在做后续处理。
RabbitMQ 特点
RabbitMQ 是一个由 Erlang 语言开发的 AMQP 的开源实现。
AMQP :Advanced Message Queue,高级消息队列协议。它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,并不受产品、开发语言等条件的限制。
RabbitMQ 最初起源于金融系统,用于在分布式系统中存储转发消息,在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。具体特点包括:
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可靠性(Reliability)
RabbitMQ 使用一些机制来保证可靠性,如持久化、传输确认、发布确认。
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灵活的路由(Flexible Routing)
在消息进入队列之前,通过 Exchange 来路由消息的。对于典型的路由功能,RabbitMQ 已经提供了一些内置的 Exchange 来实现。针对更复杂的路由功能,可以将多个 Exchange 绑定在一起,也通过插件机制实现自己的 Exchange 。
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消息集群(Clustering)
多个 RabbitMQ 服务器可以组成一个集群,形成一个逻辑 Broker 。
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高可用(Highly Available Queues)
队列可以在集群中的机器上进行镜像,使得在部分节点出问题的情况下队列仍然可用。
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多种协议(Multi-protocol)
RabbitMQ 支持多种消息队列协议,比如 STOMP、MQTT 等等。
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多语言客户端(Many Clients)
RabbitMQ 几乎支持所有常用语言,比如 Java、.NET、Ruby 等等。
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管理界面(Management UI)
RabbitMQ 提供了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。
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跟踪机制(Tracing)
如果消息异常,RabbitMQ 提供了消息跟踪机制,使用者可以找出发生了什么。
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插件机制(Plugin System)
RabbitMQ 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。
RabbitMQ 中的概念模型
消息模型
所有 MQ 产品从模型抽象上来说都是一样的过程:消费者(consumer)订阅某个队列。生产者(producer)创建消息,然后发布到队列(queue)中,最后将消息发送到监听的消费者。
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RabbitMQ 基本概念
上面只是最简单抽象的描述,具体到 RabbitMQ 则有更详细的概念需要解释。上面介绍过 RabbitMQ 是 AMQP 协议的一个开源实现,所以其内部实际上也是 AMQP 中的基本概念:
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Message
消息,消息是不具名的,它由消息头和消息体组成。消息体是不透明的,而消息头则由一系列的可选属性组成,这些属性包括routing-key(路由键)、priority(相对于其他消息的优先权)、delivery-mode(指出该消息可能需要持久性存储)等。
Publisher
消息的生产者,也是一个向交换器发布消息的客户端应用程序。
Exchange
交换器,用来接收生产者发送的消息并将这些消息路由给服务器中的队列。
Binding
绑定,用于消息队列和交换器之间的关联。一个绑定就是基于路由键将交换器和消息队列连接起来的路由规则,所以可以将交换器理解成一个由绑定构成的路由表。
Queue
消息队列,用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器,也是消息的终点。一个消息可投入一个或多个队列。消息一直在队列里面,等待消费者连接到这个队列将其取走。
Connection
网络连接,比如一个TCP连接。
Channel
信道,多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道。信道是建立在真实的TCP连接内地虚拟连接,AMQP 命令都是通过信道发出去的,不管是发布消息、订阅队列还是接收消息,这些动作都是通过信道完成。因为对于操作系统来说建立和销毁 TCP 都是非常昂贵的开销,所以引入了信道的概念,以复用一条 TCP 连接。
Consumer
消息的消费者,表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。
Virtual Host
虚拟主机,表示一批交换器、消息队列和相关对象。虚拟主机是共享相同的身份认证和加密环境的独立服务器域。每个 vhost 本质上就是一个 mini 版的 RabbitMQ 服务器,拥有自己的队列、交换器、绑定和权限机制。vhost 是 AMQP 概念的基础,必须在连接时指定,RabbitMQ 默认的 vhost 是 / 。
Broker
表示消息队列服务器实体。