消息队列以及使用场景

2021/08/10

消息队列以及使用场景

计算机科学中,消息队列(英语:Message queue)是一种进程间通信或同一进程的不同线程间的通信方式,软件贮列用来处理一系列的输入,通常是来自用户。消息队列提供了异步通信协议,每一个贮列中的纪录包含详细说明的资料,包含发生的时间,输入设备的种类,以及特定的输入参数,也就是说:消息的发送者和接收者不需要同时与消息队列交互。消息会保存在队列中,直到接收者取回它。

简单的说,就是一个中间件,可以存储生产者产生的数据,可以被消费者进行消费,而生产者和消费者之间处于解耦。对于不同的消息队列实现来说,例如 Kafka、rabbitMQ 等等,会有一些功能上或细节上的差距,但本质还是做上下文组件的数据传递。

好处

  • 解耦: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。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。这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。
  • 提速/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。消息队列的加入可以视为一种缓存。
  • 异步通信:消息队列结构上就决定了异步通信。
  • 削峰:消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力。

缺点

  • 引入复杂度:毕竟多了一个中间组件,原始的数据交互模式变得更复杂
  • 暂时的不一致性:有了中间状态,上下游之间存在不一致性,对于上游来说,存入数据队列就等于下游已经读取,但实际上这时有个时间差的

什么情况下可以使用消息队列

  • 生产者不需要从消费者处获得反馈
  • 容许短暂的不一致性
  • 可以带来系统性能上的提升

常用 MQ 的对比

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。

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。

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)。

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。

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。

参考

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