掌握高并发、高可用架构

第三章 分布式

本章介绍分布式架构的底层技术。主要说明面试过程中可能被问到的技术点。

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第三节 消息队列（MQ，Message Queue）

消息队列 MQ JMS AMQP ActiveMQ RabbitMQ RocketMQ kafka

1. 什么是消息队列

可以把消息队列简单理解为存放消息的容器，并且当我们需要消息的时候可以取出消息供自己使用。消息队列是分布式系统中重要的中间件，它可以通过异步操作来实现提高系统性能、流量削峰、降低系统耦合。

目前比较流行的消息队列有：ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ、Kafka

2. 为何要用消息队列，它的优势

消息队列的优势主要体现在：

• 通过异步处理来提高系统性能

使用了消息队列后，用户的请求发送到消息队列后就返回了，由消息队列的消费者把消息异步的写到数据库。由于消息队列服务器的处理速度大于数据库，所以系统性能大幅提高

• 降低系统的耦合性

  

  使用了消息队列后，应用之间不再是强耦合关系，各个应用从消息队列获取需要的消息，从而降低耦合

• 限流削峰

  购物网站的秒杀活动，在秒杀开始的一瞬间流量巨大，可能会导致系统无法处理而崩溃。加入消息队列后，用户请求都会放入消息队列，系统处理则从消息队列获取数据，不至于导致系统崩溃

  1. 请求先入消息队列，而不是直接交给业务处理，做了一次缓冲，极大的降低了系统的压力
  2. 队列长度可以进行限制，后面的请求无法入队，就可以直接抛弃了

3. 使用消息队列带来的问题

• 系统可用性降低：加入MQ后，需要考虑服务器宕机的问题
• 系统复杂性提高：消息丢失、重复消费、消息传递的顺序性
• 一致性问题：消息被正确的消费

4. JMS VS AMQP

JMS，Java Message Service即Java消息服务，它是消息服务的规范。JMS API允许应用程序组件基于JMEE平台创建 、发送、接收、读取消息。它使分布式通信耦合性降低、消息服务更加可靠

ActiveMQ就是基于JMS规范实现的

JMS支持两种消息模型：

• 点对点（P2P）模型
  

  使用队列（Queue）来满足生产者消费者模式，一条消息只能被一个消费者消费

• 发布/订阅（Pub/Sub）模型
  

  发布-订阅模型使用主题（Topic）作为消息通信载体，发布者发布一条消息，该消息通过主题传递给所有的订阅者

JMS支持的五种消息格式

• StreamMessage，Java原始值的数据流
• MapMessage，键值对
• TextMessage，字符串
• ObjectMessage，序列化的对象
• BytesMessage，字节数据流

AMQP，Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议（二进制应用层协议）。它是一个协议，兼容JMS。基于它实现的消息队列，不收客户端、中间件的开发语言限制

RabbitMQ就是基于AMQP实现的

比较内容	JMS	AMQP
定义	JMS API，是一种规范	是一个协议
跨语言	否，仅支持JAVA	是
夸平台	否	是
消息模型	点对点模型、发布-订阅模型	提供了五种消息模型： 1.direct exchange 2.fanout exchange 3.topic change 4.header exchange 5.system exchange 后四种和发布订阅仅是在路由机制上做了更详细的划分
消息类型	上述的五种消息格式	byte[] 二进制

5. 消息队列选型

比较目前流行的四种消息队列

特性	ActiveMQ	RabbitMQ	RocketMQ	Kafka
开发语言	java	erlang	java	scala
单机吞吐量	万级（最差）	万级（其次）	十万级（最高）	十万级（次之）
时效性	ms级	us级	ms级	ms以内
可用性	基于Zookeeper + LevelDB的 master-slave模式	master/slave模式 master提供服务 slave仅做备份	多master模式 多master多slave异步复制模式 多master多slave同步双写模式	replica机制， leader宕机备份自动顶替， 并重新选举leader（基于Zookeeper）
功能特性	成熟产品，社区不活跃，文档齐全	并发能力强，性能好，管理界面丰富	比较成熟，扩展性佳	只提供主要的MQ功能，在大数据领域应用广
消息推拉	pull,push都支持	pull,push都支持	pull,push都支持	pull

6. 如何保证不被重复消费

什么情况会发生重复消费呢？正常情况下，消费者在消费消息完成后，会发送一个确认消息给消息队列，消息队列就知道该消息被消费了，就会将该消息从消息队列中删除。因为网络传输等故障，导致确认消息没有传送到消息队列，继而消息队列不知道该消息已被消费，再次将消息分发消费了

这个问题在不同的场景下有不同的解决方案，主要是在消费方来解决重复问题

• 消息用作DB的insert操作，此时可以把消息作为一个主键，当出现重复消费时，就会主键冲突，自然就避免了
• 消息用作Redis的set操作，此时，因为set操作会覆盖上一个值 ，但是两次的值一样，也是无所谓的
• 最坏的情况下，可以准备第三方介质来存储消费的消息。比如Redis，每次操作时都去Redis中查看是否之前操作过

7. 如何保证数据不丢失

消息丢失主要分为：生产者丢失、消息队列丢失、消费者丢失

每种MQ都有不同的处理，这里就不详细论述了

Topic模式

参考资料

一个用消息队列 的人，不知道为啥用 MQ，这就有点尴尬

新手也能看懂，消息队列其实很简单

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