MQ消息队列基础

一、概述

消息队列中间件是分布式系统中的重要组件,主要实现异步消息,应用解耦,流量削峰和消息通讯等功能。实现高性能,高可用,可伸缩和最终一致性架构。
消息队列中间件(Message Queue Middleware)是指利用高效可靠的消息传递机制,进行与平台无关的数据交流,并给予数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息队列模型,它可以在分布式环境下扩展进程间的通信。

二、应用场景

  • 异步处理
  • 系统解耦(解决不同重要程度、能力级别的系统之间依赖导致雪崩)
  • 流量削峰 (解决瞬时写压力大于应用服务能力而导致的消息丢失、系统崩溃等问题)
异步处理

场景说明:用户注册后,需要发注册邮件和注册短信。传统的做法有下面两种。
(1)串行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,再发送注册短信。以上三个任务全部完成后,返回给客户端。
(2)并行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件的同时,发送注册短信。以上三个任务完成后,返回给客户端。与串行的差别是,并行的方式可以提高处理的时间。
假设三个业务节点每个使用50毫秒钟,不考虑网络等其他开销,则串行方式的时间是150毫秒,并行的时间可能是100毫秒。
因为CPU在单位时间内处理的请求数是一定的,假设CPU在1秒内吞吐量是100次。则串行方式1秒内CPU可处理的请求量是7次(1000/150)。并行方式处理的请求量是10次(1000/100)。
小结:如以上案例描述,采用传统方式的系统性能(并发量,吞吐量,响应时间)会有瓶颈。如何解决这个问题呢?
引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理
按照以上约定,用户的响应时间相当于是注册信息写入数据库的时间,也就是50毫秒。注册邮件,发送短信写入消息队列后,直接返回,因为写入消息队列的速度很快,基本可以忽略,因此用户的响应时间可能是50毫秒。因此架构改变后,系统的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了两倍。

系统解耦

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。
传统模式的缺点:
1) 假如库存系统无法访问,则订单减库存将失败,从而导致订单失败;
2) 订单系统与库存系统耦合;
如何解决以上问题呢?引入应用消息队列后的方案,
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,返回用户订单下单成功。
库存系统:订阅下单的消息,采用拉/推的方式,获取下单信息,库存系统根据下单信息,进行库存操作。
假如:在下单时库存系统如果不能正常使用,也不影响正常下单。实现订单系统与库存系统的应用解耦。

流量削峰

流量削锋也是消息队列中的常用场景,一般在秒杀或团抢活动中使用广泛。
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。

  1. 可以控制活动的人数;
  2. 可以缓解短时间内高流量压垮应用;
消息通讯

消息通讯是指,消息队列一般都内置了高效的通信机制,因此可以用在简单的消息通讯。

三、消息模型

在JMS标准中,有两种消息模型P2P(Point toPoint),Publish/Subscribe(Pub/Sub)。

P2P模式

每个消息只有一个消费者(即一旦被消费,消息就不再在消息队列中)。

Pub/Sub模式

包含三个角色:主题(Topic),发布者(Publisher),订阅者(Subscriber) 。
每个消息可以有多个消费者。

四、MQ选型

常用MQ对比

五、其他相关理论

AMQP

高级消息队列协议(AMQP)是应用层协议规范。作为线路层协议,而不是API(例如JMS)。用在对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景,对性能和吞吐量的要求在其次。

JNDI

即Java命名和目录接口,是一种标准的Java命名系统接口。可以在网络上查找和访问服务。通过指定一个资源名称,该名称对应数据库或命名服务中的一个记录,同时返回资源连接建立所必须的信息。
JNDI在JMS中起到查找和访问发送目标或消息来源的作用。

参考资料

分布式消息队列差异化总结
RabbitMQ-基础概念详细

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