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分布式消息队列

创建时间:2018-11-26 17:26:32.0 来源:黑马程序员

  1. 常用消息队列介绍

  本部分主要介绍四种常用的消息队列(RabbitMQ/ActiveMQ/RocketMQ/Kafka)的主要特性、优点、缺点。

  1.1 RabbitMQ

  RabbitMQ 2007年发布,是一个在AMQP(高级消息队列协议)基础上完成的,可复用的企业消息系统,是当前最主流的消息中间件之一。

  主要特性:

  1. 可靠性: 提供了多种技术可以让你在性能和可靠性之间进行权衡。这些技术包括持久性机制、投递确认、发布者证实和高可用性机制;

  2. 灵活的路由:消息在到达队列前是通过交换机进行路由的。RabbitMQ为典型的路由逻辑提供了多种内置交换机类型。如果你有更复杂的路由需求,可以将这些交换机组合起来使用,你甚至可以实现自己的交换机类型,并且当做RabbitMQ的插件来使用;

  3. 消息集群:在相同局域网中的多个RabbitMQ服务器可以聚合在一起,作为一个独立的逻辑代理来使用;

  4. 队列高可用:队列可以在集群中的机器上进行镜像,以确保在硬件问题下还保证消息安全;

  5. 多种协议的支持:支持多种消息队列协议;

  6. 服务器端用Erlang语言编写,支持只要是你能想到的所有编程语言;

  7. 管理界面: RabbitMQ有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;

  8. 跟踪机制:如果消息异常,RabbitMQ提供消息跟踪机制,使用者可以找出发生了什么;

  9. 插件机制: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;

  使用RabbitMQ需要:

  l ErLang语言包

  l RabbitMQ安装包

  RabbitMQ可以运行在Erlang语言所支持的平台之上:

  l Solaris

  l BSD

  l Linux

  l MacOSX

  l TRU64

  l Windows NT/2000/XP/Vista/Windows7/Windows 8

  l Windows Server 2003/2008/2012

  l Windows 95, 98

  l VxWorks

  优点:

  1. 由于erlang语言的特性,mq 性能较好,高并发;

  2. 健壮、稳定、易用、跨平台、支持多种语言、文档齐全;

  3. 有消息确认机制和持久化机制,可靠性高;

  4. 高度可定制的路由;

  5. 管理界面较丰富,在互联网公司也有较大规模的应用;

  6. 社区活跃度高;

  缺点:

  1. 尽管结合erlang语言本身的并发优势,性能较好,但是不利于做二次开发和维护;

  2. 实现了代理架构,意味着消息在发送到客户端之前可以在中央节点上排队。此特性使得RabbitMQ易于使用和部署,但是使得其运行速度较慢,因为中央节点增加了延迟,消息封装后也比较大;

  3. 需要学习比较复杂的接口和协议,学习和维护成本较高;

  1.2 ActiveMQ

  ActiveMQ是由Apache出品,ActiveMQ 是一个完全支持JMS1.1和J2EE 1.4规范的 JMS Provider实现。它非常快速,支持多种语言的客户端和协议,而且可以非常容易的嵌入到企业的应用环境中,并有许多高级功能。

  主要特性:

  1. 服从 JMS 规范:JMS 规范提供了良好的标准和保证,包括:同步或异步的消息分发,一次和仅一次的消息分发,消息接收和订阅等等。遵从 JMS 规范的好处在于,不论使用什么 JMS 实现提供者,这些基础特性都是可用的;

  2. 连接性:ActiveMQ 提供了广泛的连接选项,支持的协议有:HTTP/S,IP 多播,SSL,STOMP,TCP,UDP,XMPP等等。对众多协议的支持让 ActiveMQ 拥有了很好的灵活性。

  3. 支持的协议种类多:OpenWire、STOMP、REST、XMPP、AMQP ;

  4. 持久化插件和安全插件:ActiveMQ 提供了多种持久化选择。而且,ActiveMQ 的安全性也可以完全依据用户需求进行自定义鉴权和授权;

  5. 支持的客户端语言种类多:除了 Java 之外,还有:C/C++,.NET,Perl,PHP,Python,Ruby;

  6. 代理集群:多个 ActiveMQ 代理可以组成一个集群来提供服务;

  7. 异常简单的管理:ActiveMQ 是以开发者思维被设计的。所以,它并不需要专门的管理员,因为它提供了简单又使用的管理特性。有很多中方法可以监控 ActiveMQ 不同层面的数据,包括使用在 JConsole 或者 ActiveMQ 的Web Console 中使用 JMX,通过处理 JMX 的告警消息,通过使用命令行脚本,甚至可以通过监控各种类型的日志。

  使用ActiveMQ需要:

  l Java JDK

  l ActiveMQ安装包

  ActiveMQ可以运行在Java语言所支持的平台之上。

  优点:

  1. 跨平台(JAVA编写与平台无关有,ActiveMQ几乎可以运行在任何的JVM上)

  2. 可以用JDBC:可以将数据持久化到数据库。虽然使用JDBC会降低ActiveMQ的性能,但是数据库一直都是开发人员最熟悉的存储介质。将消息存到数据库,看得见摸得着。而且公司有专门的DBA去对数据库进行调优,主从分离;

  3. 支持JMS :支持JMS的统一接口;

  4. 支持自动重连;

  5. 有安全机制:支持基于shiro,jaas等多种安全配置机制,可以对Queue/Topic进行认证和授权。

  6. 监控完善:拥有完善的监控,包括Web Console,JMX,Shell命令行,Jolokia的REST API;

  7. 界面友善:提供的Web Console可以满足大部分情况,还有很多第三方的组件可以使用,如hawtio;

  缺点:

  1. 社区活跃度不及RabbitMQ高;

  2. 根据其他用户反馈,会出莫名其妙的问题,会丢失消息;

  3. 目前重心放到activemq6.0产品-apollo,对5.x的维护较少;

  4. 不适合用于上千个队列的应用场景;

  1.3 RocketMQ

  RocketMQ出自 阿里公司的开源产品,用 Java 语言实现,在设计时参考了 Kafka,并做出了自己的一些改进,消息可靠性上比 Kafka 更好。RocketMQ在阿里集团被广泛应用在订单,交易,充值,流计算,消息推送,日志流式处理,binglog分发等场景。

  主要特性:

  1. 是一个队列模型的消息中间件,具有高性能、高可靠、高实时、分布式特点;

  2. Producer、Consumer、队列都可以分布式;

  3. Producer向一些队列轮流发送消息,队列集合称为Topic,Consumer如果做广播消费,则一个consumer实例消费这个Topic对应的所有队列,如果做集群消费,则多个Consumer实例平均消费这个topic对应的队列集合;

  4. 能够保证严格的消息顺序;

  5. 提供丰富的消息拉取模式;

  6. 高效的订阅者水平扩展能力;

  7. 实时的消息订阅机制;

  8. 亿级消息堆积能力;

  9. 较少的依赖;

  使用RocketMQ需要:

  l Java JDK

  l 安装git、Maven

  l RocketMQ安装包

  RocketMQ可以运行在Java语言所支持的平台之上。

  优点:

  1. 单机支持 1 万以上持久化队列

  2. RocketMQ 的所有消息都是持久化的,先写入系统 PAGECACHE,然后刷盘,可以保证内存与磁盘都有一份数据,访问时,直接从内存读取。

  3. 模型简单,接口易用(JMS 的接口很多场合并不太实用);

  4. 性能非常好,可以大量堆积消息在broker中;

  5. 支持多种消费,包括集群消费、广播消费等。

  6. 各个环节分布式扩展设计,主从HA;

  7. 开发度较活跃,版本更新很快。

  缺点:

  1. 支持的客户端语言不多,目前是java及c++,其中c++不成熟;

  2. RocketMQ社区关注度及成熟度也不及前两者;

  3. 没有web管理界面,提供了一个CLI(命令行界面)管理工具带来查询、管理和诊断各种问题;

  4. 没有在 mq 核心中去实现JMS等接口;

  1.4 Kafka

  Apache Kafka是一个分布式消息发布订阅系统。它最初由LinkedIn公司基于独特的设计实现为一个分布式的提交日志系统( adistributed commit log),,之后成为Apache项目的一部分。Kafka系统快速、可扩展并且可持久化。它的分区特性,可复制和可容错都是其不错的特性。

  主要特性:

  1. 快速持久化,可以在O(1)的系统开销下进行消息持久化;

  2. 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;

  3. 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;

  4. 支持同步和异步复制两种HA;

  5. 支持数据批量发送和拉取;

  6. zero-copy:减少IO操作步骤;

  7. 数据迁移、扩容对用户透明;

  8. 无需停机即可扩展机器;

  9. 其他特性:严格的消息顺序、丰富的消息拉取模型、高效订阅者水平扩展、实时的消息订阅、亿级的消息堆积能力、定期删除机制;

  使用Kafka需要:

  l Java JDK

  l Kafka安装包

  优点:

  1. 客户端语言丰富,支持java、.net、php、ruby、python、go等多种语言;

  2. 性能卓越,单机写入TPS约在百万条/秒,消息大小10个字节;

  3. 提供完全分布式架构, 并有replica机制, 拥有较高的可用性和可靠性, 理论上支持消息无限堆积;

  4. 支持批量操作;

  5. 消费者采用Pull方式获取消息, 消息有序, 通过控制能够保证所有消息被消费且仅被消费一次;

  6. 有优秀的第三方Kafka Web管理界面Kafka-Manager;

  7. 在日志领域比较成熟,被多家公司和多个开源项目使用;

  缺点:

  1. Kafka单机超过64个队列/分区,Load会发生明显的飙高现象,队列越多,load越高,发送消息响应时间变长

  2. 使用短轮询方式,实时性取决于轮询间隔时间;

  3. 消费失败不支持重试;

  4. 支持消息顺序,但是一台代理宕机后,就会产生消息乱序;

  5. 社区更新较慢;

  2. RabbitMQ/ActiveMQ/RocketMQ/Kafka对比

  这里列举了上述四种消息队列的差异对比:

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  结论:

  Kafka在于分布式架构,RabbitMQ基于AMQP协议来实现,RocketMQ/思路来源于kafka,改成了主从结构,在事务性可靠性方面做了优化。广泛来说,电商、金融等对事务性要求很高的,可以考虑RabbitMQ和RocketMQ,对性能要求高的可考虑Kafka。

  3. 总结

  消息队列利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流,并基于数据通信来进行分布式系统的集成。目前业界有很多的MQ产品,例如RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq等,也有直接使用数据库redis充当消息队列的案例。而这些消息队列产品,各有侧重,在实际选型时,需要结合自身需求及MQ产品特征,综合考虑。



作者:黑马程序员JavaEE培训学院

首发: http://java.itheima.com

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