RabbitMq學習筆記（1）_隊列介紹

一、消息隊列介紹

消息隊列中間件是分佈式系統中重要的組件，主要解決應用耦合，異步消息，流量削鋒等問題

實現高性能，高可用，可伸縮和最終一致性架構

使用較多的消息隊列有ActiveMQ，RabbitMQ，ZeroMQ，Kafka，MetaMQ，RocketMQ

二、消息隊列應用場景

以下介紹消息隊列在實際應用中常用的使用場景。異步處理，應用解耦，流量削鋒和消息通訊四個場景

2.1異步處理

場景說明：用戶註冊後，需要發註冊郵件和註冊短信。傳統的做法有兩種 1.串行的方式；2.並行方式

（1）串行方式：將註冊信息寫入數據庫成功後，發送註冊郵件，再發送註冊短信。以上三個任務全部完成後，返回給客戶端

（2）並行方式：將註冊信息寫入數據庫成功後，發送註冊郵件的同時，發送註冊短信。以上三個任務完成後，返回給客戶端。與串行的差別是，並行的方式可以提高處理的時間

假設三個業務節點每個使用50毫秒鐘，不考慮網絡等其他開銷，則串行方式的時間是150毫秒，並行的時間可能是100毫秒。

因爲CPU在單位時間內處理的請求數是一定的，假設CPU1秒內吞吐量是100次。則串行方式1秒內CPU可處理的請求量是7次（1000/150）。並行方式處理的請求量是10次（1000/100）

小結：如以上案例描述，傳統的方式系統的性能（併發量，吞吐量，響應時間）會有瓶頸。如何解決這個問題呢？

引入消息隊列，將不是必須的業務邏輯，異步處理。改造後的架構如下：

按照以上約定，用戶的響應時間相當於是註冊信息寫入數據庫的時間，也就是50毫秒。註冊郵件，發送短信寫入消息隊列後，直接返回，因此寫入消息隊列的速度很快，基本可以忽略，因此用戶的響應時間可能是50毫秒。因此架構改變後，系統的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍，比並行提高了兩倍

2.2應用解耦

場景說明：用戶下單後，訂單系統需要通知庫存系統。傳統的做法是，訂單系統調用庫存系統的接口。如下圖

傳統模式的缺點：

• 假如庫存系統無法訪問，則訂單減庫存將失敗，從而導致訂單失敗
• 訂單系統與庫存系統耦合

如何解決以上問題呢？引入應用消息隊列後的方案，如下圖：

• 訂單系統：用戶下單後，訂單系統完成持久化處理，將消息寫入消息隊列，返回用戶訂單下單成功
• 庫存系統：訂閱下單的消息，採用拉/推的方式，獲取下單信息，庫存系統根據下單信息，進行庫存操作
• 假如：在下單時庫存系統不能正常使用。也不影響正常下單，因爲下單後，訂單系統寫入消息隊列就不再關心其他的後續操作了。實現訂單系統與庫存系統的應用解耦

2.3流量削鋒

流量削鋒也是消息隊列中的常用場景，一般在秒殺或團搶活動中使用廣泛

應用場景：秒殺活動，一般會因爲流量過大，導致流量暴增，應用掛掉。爲解決這個問題，一般需要在應用前端加入消息隊列。

• 可以控制活動的人數

• 可以緩解短時間內高流量壓垮應用
  

• 用戶的請求，服務器接收後，首先寫入消息隊列。假如消息隊列長度超過最大數量，則直接拋棄用戶請求或跳轉到錯誤頁面

• 秒殺業務根據消息隊列中的請求信息，再做後續處理

2.4日誌處理

日誌處理是指將消息隊列用在日誌處理中，比如Kafka的應用，解決大量日誌傳輸的問題。架構簡化如下

2.5消息通訊

消息通訊是指，消息隊列一般都內置了高效的通信機制，因此也可以用在純的消息通訊。比如實現點對點消息隊列，或者聊天室等

點對點通訊：

客戶端A和客戶端B使用同一隊列，進行消息通訊。

聊天室通訊：

客戶端A，客戶端B，客戶端N訂閱同一主題，進行消息發佈和接收。實現類似聊天室效果。

以上實際是消息隊列的兩種消息模式，點對點或發佈訂閱模式。模型爲示意圖，供參考。

三、消息中間件示例

3.1電商系統

消息隊列採用高可用，可持久化的消息中間件。比如Active MQ，Rabbit MQ，Rocket Mq。

（1）應用將主幹邏輯處理完成後，寫入消息隊列。消息發送是否成功可以開啓消息的確認模式。（消息隊列返回消息接收成功狀態後，應用再返回，這樣保障消息的完整性）

（2）擴展流程（發短信，配送處理）訂閱隊列消息。採用推或拉的方式獲取消息並處理。

（3）消息將應用解耦的同時，帶來了數據一致性問題，可以採用最終一致性方式解決。比如主數據寫入數據庫，擴展應用根據消息隊列，並結合數據庫方式實現基於消息隊列的後續處理。

3.2日誌收集系統

分爲Zookeeper註冊中心，日誌收集客戶端，Kafka集羣和Storm集羣（OtherApp）四部分組成。

• Zookeeper註冊中心，提出負載均衡和地址查找服務
• 日誌收集客戶端，用於採集應用系統的日誌，並將數據推送到kafka隊列
• Kafka集羣：接收，路由，存儲，轉發等消息處理

Storm集羣：與OtherApp處於同一級別，採用拉的方式消費隊列中的數據

四、常用消息隊列

一般商用的容器，比如WebLogic，JBoss，都支持JMS標準，開發上很方便。但免費的比如Tomcat，Jetty等則需要使用第三方的消息中間件。本部分內容介紹常用的消息中間件（Active MQ,Rabbit MQ，Zero MQ,Kafka）以及他們的特點。

4.1 ActiveMQ

ActiveMQ 是Apache出品，最流行的，能力強勁的開源消息總線。ActiveMQ 是一個完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規範的 JMS Provider實現，儘管JMS規範出臺已經是很久的事情了，但是JMS在當今的J2EE應用中間仍然扮演着特殊的地位。

ActiveMQ特性如下：

⒈ 多種語言和協議編寫客戶端。語言: Java,C,C++,C#,Ruby,Perl,Python,PHP。應用協議： OpenWire,Stomp REST,WS Notification,XMPP,AMQP

⒉ 完全支持JMS1.1和J2EE 1.4規範 （持久化，XA消息，事務)

⒊ 對Spring的支持，ActiveMQ可以很容易內嵌到使用Spring的系統裏面去，而且也支持Spring2.0的特性

⒋ 通過了常見J2EE服務器（如 Geronimo,JBoss 4,GlassFish,WebLogic)的測試，其中通過JCA 1.5 resource adaptors的配置，可以讓ActiveMQ可以自動的部署到任何兼容J2EE 1.4 商業服務器上

⒌ 支持多種傳送協議：in-VM,TCP,SSL,NIO,UDP,JGroups,JXTA

⒍ 支持通過JDBC和journal提供高速的消息持久化

⒎ 從設計上保證了高性能的集羣，客戶端-服務器，點對點

⒏ 支持Ajax

⒐ 支持與Axis的整合

⒑ 可以很容易得調用內嵌JMS provider，進行測試

4.2 RabbitMQ

RabbitMQ是流行的開源消息隊列系統，用erlang語言開發。RabbitMQ是AMQP（高級消息隊列協議）的標準實現。支持多種客戶端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX，持久化。用於在分佈式系統中存儲轉發消息，在易用性、擴展性、高可用性等方面表現不俗。

結構圖如下：

幾個重要概念：

Broker：簡單來說就是消息隊列服務器實體。

Exchange：消息交換機，它指定消息按什麼規則，路由到哪個隊列。

Queue：消息隊列載體，每個消息都會被投入到一個或多個隊列。

Binding：綁定，它的作用就是把exchange和queue按照路由規則綁定起來。

Routing Key：路由關鍵字，exchange根據這個關鍵字進行消息投遞。

vhost：虛擬主機，一個broker裏可以開設多個vhost，用作不同用戶的權限分離。

producer：消息生產者，就是投遞消息的程序。

consumer：消息消費者，就是接受消息的程序。

channel：消息通道，在客戶端的每個連接裏，可建立多個channel，每個channel代表一個會話任務。

消息隊列的使用過程，如下：

（1）客戶端連接到消息隊列服務器，打開一個channel。

（2）客戶端聲明一個exchange，並設置相關屬性。

（3）客戶端聲明一個queue，並設置相關屬性。

（4）客戶端使用routing key，在exchange和queue之間建立好綁定關係。

（5）客戶端投遞消息到exchange。

exchange接收到消息後，就根據消息的key和已經設置的binding，進行消息路由，將消息投遞到一個或多個隊列裏。

五.消息隊列的基本概念

5.1消息服務中兩個重要概念：

​ 消息代理（message broker）和目的地（destination）

​ 當消息發送者發送消息以後，將由消息代理接管，消息代理保證消息傳遞到指定目的地。

5.2消息隊列主要有兩種形式的目的地

隊列（queue）：點對點消息通信（point-to-point）

主題（topic）：發佈（publish）/訂閱（subscribe）消息通信

點對點式：

消息發送者發送消息，消息代理將其放入一個隊列中，消息接收者從隊列中獲取消息內容，消息讀取後被移出隊列

消息只有唯一的發送者和接受者；

發佈訂閱式：

發送者（發佈者）發送消息到主題，多個接收者（訂閱者）監聽（訂閱）這個主題，那麼就會在消息到達時同時收到消息

5.3消息隊列的實現

JMS（Java Message Service）JAVA消息服務

基於JVM消息代理的規範。ActiveMQ、HornetMQ是JMS實現

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol)

高級消息隊列協議，也是一個消息代理的規範，兼容JMS，RabbitMQ是AMQP的實現

5.4消息對列實現者的對比

	JMS	AMQP
定義	Java api	網絡線級協議
跨語言	否	是
跨平臺	否	是
Model	提供兩種消息模型：（1）、Peer-2-Peer（2）、Pub/sub	提供了五種消息模型：（1）、direct exchange（2）、fanout exchange（3）、topic change（4）、headers exchange（5）、system exchange本質來講，後四種和JMS的pub/sub模型沒有太大差別，僅是在路由機制上做了更詳細的劃分；
支持消息類型	多種消息類型： (1)TextMessage,(2)MapMessage, (3)BytesMessage, (4)StreamMessage, (5)ObjectMessage,(6) Message （只有消息頭和屬性）	byte[]當實際應用時，有複雜的消息，可以將消息序列化後發送。
綜合評價	JMS 定義了JAVA API層面的標準；在java體系中，多個client均可以通過JMS進行交互，不需要應用修改代碼，但是其對跨平臺的支持較差；	AMQP定義了wire-level層的協議標準；天然具有跨平臺、跨語言特性。

5.5Spring的支持

spring-jms提供了對JMS的支持
spring-rabbit提供了對AMQP的支持
需要ConnectionFactory的實現來連接消息代理
提供JmsTemplate、RabbitTemplate來發送消息
	@JmsListener（JMS）、
    @RabbitListener（AMQP）註解在方法上監聽消息代理髮布的消息
	@EnableJms、@EnableRabbit開啓支持
Spring Boot自動配置
	JmsAutoConfiguration
	RabbitAutoConfiguration