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本帖最后由 htb52110 于 2018-2-8 15:00 编辑

  • 消息队列使用的四种场景介绍
    消息队列中间件是分布式系统中重要的组件,主要解决应用耦合,异步消息,流量削锋等问题
    实现高性能,高可用,可伸缩和最终一致性架构
    使用较多的消息队列有ActiveMQ,RabbitMQ,ZeroMQ,Kafka,MetaMQ,RocketMQ
    二、消息队列应用场景
    以下介绍消息队列在实际应用中常用的使用场景。异步处理,应用解耦,流量削锋和消息通讯四个场景
    2.1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。传统的做法有两种 1.串行的方式;2.并行方式
    (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CPU1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,传统的方式系统的性能(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。改造后的架构如下:

    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,因此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
    2.2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,从而导致订单失败
    • 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,如下图:
    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再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
    2.3流量削锋
    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。
    • 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页面
    • 秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理
    2.4日志处理
    日志处理是指将消息队列用在日志处理中,比如Kafka的应用,解决大量日志传输的问题。架构简化如下

    • 日志采集客户端,负责日志数据采集,定时写受写入Kafka队列
    • Kafka消息队列,负责日志数据的接收,存储和转发
    • 日志处理应用:订阅并消费kafka队列中的日志数据

    (1)Kafka:接收用户日志的消息队列
    (2)Logstash:做日志解析,统一成JSON输出给Elasticsearch
    (3)Elasticsearch:实时日志分析服务的核心技术,一个schemaless,实时的数据存储服务,通过index组织数据,兼具强大的搜索和统计功能
    (4)Kibana:基于Elasticsearch的数据可视化组件,超强的数据可视化能力是众多公司选择ELK stack的重要原因
    2.5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,因此也可以用在纯的消息通讯。比如实现点对点消息队列,或者聊天室等
    点对点通讯:
    客户端A和客户端B使用同一队列,进行消息通讯。
    聊天室通讯:

    客户端A,客户端B,客户端N订阅同一主题,进行消息发布和接收。实现类似聊天室效果。
    以上实际是消息队列的两种消息模式,点对点或发布订阅模式。模型为示意图,供参考。
    三、消息中间件示例
    3.1电商系统

    消息队列采用高可用,可持久化的消息中间件。比如Active MQ,Rabbit MQ,Rocket Mq。
    (1)应用将主干逻辑处理完成后,写入消息队列。消息发送是否成功可以开启消息的确认模式。(消息队列返回消息接收成功状态后,应用再返回,这样保障消息的完整性)
    (2)扩展流程(发短信,配送处理)订阅队列消息。采用推或拉的方式获取消息并处理。
    (3)消息将应用解耦的同时,带来了数据一致性问题,可以采用最终一致性方式解决。比如主数据写入数据库,扩展应用根据消息队列,并结合数据库方式实现基于消息队列的后续处理。
    3.2日志收集系统
    分为Zookeeper注册中心,日志收集客户端,Kafka集群和Storm集群(OtherApp)四部分组成。
    • Zookeeper注册中心,提出负载均衡和地址查找服务
    • 日志收集客户端,用于采集应用系统的日志,并将数据推送到kafka队列
    • Kafka集群:接收,路由,存储,转发等消息处理
    Storm集群:与OtherApp处于同一级别,采用拉的方式消费队列中的数据
    四、JMS消息服务
    讲消息队列就不得不提JMS 。JMS(Java Message Service,Java消息服务)API是一个消息服务的标准/规范,允许应用程序组件基于JavaEE平台创建、发送、接收和读取消息。它使分布式通信耦合度更低,消息服务更加可靠以及异步性。
    在EJB架构中,有消息bean可以无缝的与JM消息服务集成。在J2EE架构模式中,有消息服务者模式,用于实现消息与应用直接的解耦。
    4.1消息模型
    在JMS标准中,有两种消息模型P2P(Point to Point),Publish/Subscribe(Pub/Sub)。
    4.1.1 P2P模式

    P2P模式包含三个角色:消息队列(Queue),发送者(Sender),接收者(Receiver)。每个消息都被发送到一个特定的队列,接收者从队列中获取消息。队列保留着消息,直到他们被消费或超时。
    P2P的特点
    • 每个消息只有一个消费者(Consumer)(即一旦被消费,消息就不再在消息队列中)
    • 发送者和接收者之间在时间上没有依赖性,也就是说当发送者发送了消息之后,不管接收者有没有正在运行,它不会影响到消息被发送到队列
    • 接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功
    如果希望发送的每个消息都会被成功处理的话,那么需要P2P模式。(架构KKQ:466097527,欢迎加入)
    4.1.2 Pub/sub模式
    包含三个角色主题(Topic),发布者(Publisher),订阅者(Subscriber) 多个发布者将消息发送到Topic,系统将这些消息传递给多个订阅者。
    Pub/Sub的特点
    • 每个消息可以有多个消费者
    • 发布者和订阅者之间有时间上的依赖性。针对某个主题(Topic)的订阅者,它必须创建一个订阅者之后,才能消费发布者的消息
    • 为了消费消息,订阅者必须保持运行的状态
    为了缓和这样严格的时间相关性,JMS允许订阅者创建一个可持久化的订阅。这样,即使订阅者没有被激活(运行),它也能接收到发布者的消息。
    如果希望发送的消息可以不被做任何处理、或者只被一个消息者处理、或者可以被多个消费者处理的话,那么可以采用Pub/Sub模型。
    4.2消息消费
    在JMS中,消息的产生和消费都是异步的。对于消费来说,JMS的消息者可以通过两种方式来消费消息。
    (1)同步
    订阅者或接收者通过receive方法来接收消息,receive方法在接收到消息之前(或超时之前)将一直阻塞;
    (2)异步
    订阅者或接收者可以注册为一个消息监听器。当消息到达之后,系统自动调用监听器的onMessage方法。
    JNDI: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,该名称对应于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。
    4.3JMS编程模型
    (1) ConnectionFactory
    创建Connection对象的工厂,针对两种不同的jms消息模型,分别有QueueConnectionFactory和TopicConnectionFactory两种。可以通过JNDI来查找ConnectionFactory对象。
    (2) Destination
    Destination的意思是消息生产者的消息发送目标或者说消息消费者的消息来源。对于消息生产者来说,它的Destination是某个队列(Queue)或某个主题(Topic);对于消息消费者来说,它的Destination也是某个队列或主题(即消息来源)。
    所以,Destination实际上就是两种类型的对象:Queue、Topic可以通过JNDI来查找Destination。
    (3) Connection
    Connection表示在客户端和JMS系统之间建立的链接(对TCP/IP socket的包装)。Connection可以产生一个或多个Session。跟ConnectionFactory一样,Connection也有两种类型:QueueConnection和TopicConnection。
    (4) Session
    Session是操作消息的接口。可以通过session创建生产者、消费者、消息等。Session提供了事务的功能。当需要使用session发送/接收多个消息时,可以将这些发送/接收动作放到一个事务中。同样,也分QueueSession和TopicSession。
    (5) 消息的生产者
    消息生产者由Session创建,并用于将消息发送到Destination。同样,消息生产者分两种类型:QueueSender和TopicPublisher。可以调用消息生产者的方法(send或publish方法)发送消息。
    (6) 消息消费者
    消息消费者由Session创建,用于接收被发送到Destination的消息。两种类型:QueueReceiver和TopicSubscriber。可分别通过session的createReceiver(Queue)或createSubscriber(Topic)来创建。当然,也可以session的creatDurableSubscriber方法来创建持久化的订阅者。
    (7) MessageListener
    消息监听器。如果注册了消息监听器,一旦消息到达,将自动调用监听器的onMessage方法。EJB中的MDB(Message-Driven Bean)就是一种MessageListener。
    深入学习JMS对掌握JAVA架构,EJB架构有很好的帮助,消息中间件也是大型分布式系统必须的组件。本次分享主要做全局性介绍,具体的深入需要大家学习,实践,总结,领会。
    五、常用消息队列
    一般商用的容器,比如WebLogic,JBoss,都支持JMS标准,开发上很方便。但免费的比如Tomcat,Jetty等则需要使用第三方的消息中间件。本部分内容介绍常用的消息中间件(Active MQ,Rabbit MQ,Zero MQ,Kafka)以及他们的特点。

      转帖自CSDN:
    http://blog.csdn.net/seven__________7/article/details/70225830

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