消息中間件及ActiveMQ介紹

一.中間件

1.1 什麼是中間件?

由於業務、機構和技術是不斷變化的，因此爲其服務的軟件系統必須適應這樣的變化。在合併、添加服務或擴展可用服務之後，公司可能無力負擔重新創建信息系統所需的成本。正是在這個關鍵時刻，才需要集成新組件或者儘可能高效地擴展現有組件。要集成異類組件，最方便的方法不是將它們重新創建爲同類元素，而是提供一個允許它們進行通信（不考慮它們之間的差異）的層。該層被稱作中間件。

1.2 中間件的分類

基於遠程過程調用 (Remote Procedure Call, RPC)的中間件。
基於對象請求代理 (Object Request Broker, ORB) 的中間件。
面向消息的中間件或基於 MOM 的中間件。

二.面向消息的中間件 (Message-Oriented Middleware, MOM)

2.1 消息中間件介紹

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。是大型分佈式系統不可缺少的中間件。

2.2 消息中間件的結構

三.JMS(Java Message Service)

3.1 什麼是jms?

JMS即Java消息服務（Java Message Service）應用程序接口，是一個Java平臺中關於面向消息中間件（MOM）的API，用於在兩個應用程序之間，或分佈式系統中發送消息，進行異步通信。Java消息服務是一個與具體平臺無關的API，絕大多數MOM提供商都對JMS提供支持。

3.2 JMS 消息傳送模式

客戶端 A、C 和 D之間的消息傳送說明了點對點模式(P2P)。客戶端使用此模式向隊列目的地發送一條消息，只有一個接收者能夠從該目的地獲得該消息。訪問該目的地的其他任何接收者都不能獲得該消息。
客戶端 B、E 和 F之間的消息傳送說明了發佈/訂閱模式(publish-subscribe)。客戶端使用此廣播模式向主題目的地發送一條消息，任意數量的使用方訂戶都可以從該目的地檢索此消息。每個訂戶都獲得此消息的一個副本。

3.3 JMS 消息傳送對象

JMS 消息傳送的對象在編程域中基本保持不變：連接工廠、連接、會話、生成方、使用方、消息和目的地。

四、MQ (Message Queue)

MQ全稱爲Message Queue,消息隊列(MQ)是正確而又完整的 JMS 實現,消息隊列（MQ）是一種應用程序對應用程序的通信方法。應用程序通過寫和檢索出入列隊的針對應用程序的數據（消息）來通信，而無需專用連接來鏈接它們。消息傳遞指的是程序之間通過在消息中發送數據進行通信，而不是通過直接調用彼此來通信，直接調用通常是用於諸如遠程過程調用的技術。

4.1 應用場景

1. 異步處理

   場景說明:新用戶註冊發放100積分,180元新手大禮包,激活會員卡，傳統的做法有兩種:串行方式,並行方式。

串行方式

使用消息隊列

以上兩種方式，很容易發現同步處理的情況下都會涉及到非主業務的其他操作，其實註冊的的主流程不應該受其他事件影響,通過消息隊列的方式,可以把後續的處理流程進行異步處理可以大大提高響應速度。

2. 應用解耦

場景說明:企業中經常出現企業合作如:本公司的驢粉卡與電信合作，新開卡的用戶從電信端推送到我方,除了相對應的福利外，首先判斷是否註冊本公司賬戶，
沒有給予註冊，但是新用戶的相對應權益需要對等的發放。

傳統方式

缺點:

1.與其他系統過度耦合
2.短信發放或優惠券發放失敗，影響主業務

使用消息隊列

優點:

1.註冊完成然後將消息寫入隊列返回成功。
2.發放權益業務不影響主業務，實現解耦。

3. 秒殺方案

場景說明:秒殺活動對稀缺或者特價的商品進行定時定量售賣，吸引成大量的消費者進行搶購，但又只有少部分消費者可以下單成功。
因此，秒殺活動將在較短時間內產生比平時大數十倍，上百倍的頁面訪問流量和下單請求流量。

秒殺前：用戶不斷刷新商品詳情頁，頁面請求達到瞬時峯值。
秒殺開始：用戶點擊秒殺按鈕，下單請求達到瞬時峯值。
秒殺後：一部分成功下單的用戶不斷刷新訂單或者產生退單操作，大部分用戶繼續刷新商品詳情頁等待退單機會。

秒殺前，用戶不斷刷新商品詳情頁，造成大量的頁面請求。所以，我們需要把秒殺商品詳情頁與普通的商品詳情頁分開。對於秒殺商品詳情頁儘量將能靜態化的元素靜態化處理，除了秒殺按鈕需要服務端進行動態判斷，其他的靜態數據可以緩存在瀏覽器和CDN 上。這樣，秒殺前刷新頁面導致的流量進入服務端的流量只有很小的一部分。
利用讀寫分離 Redis 緩存攔截流量(活動未開始時攔截大部分動態數據請求)
成功參與下單後，進入下層服務，開始進行訂單信息校驗，庫存扣量。爲了避免直接訪問數據庫，我們使用主從版 Redis 來進行庫存扣量
如果還有大量併發的請求則利用消息隊列組件，當秒殺服務將訂單信息寫入消息隊列後，即可認爲下單完成，避免直接操作數據庫。

五.JMS實現--ActiveMQ

ActiveMQ是Apache軟件基金下的一個開源軟件，它遵循JMS1.1規範（Java Message Service），是消息驅動中間件軟件（MOM）。它爲企業消息傳遞提供高可用，出色性能，可擴展，穩定和安全保障。

5.1 中間件、JMS、MQ、ActiveMQ之間的關係

5.2 ActiveMQ的消息傳遞模式

P2P （點對點）消息域使用 queue 作爲 Destination，消息可以被同步或異步的發送和接收，每個消息只會給一個 Consumer 傳送一次。
Pub/Sub（發佈/訂閱，Publish/Subscribe）消息域使用 topic 作爲 Destination，發佈者向 topic 發送消息，訂閱者註冊接收來自 topic 的消息。發送到 topic 的任何消息都將自動傳遞給所有訂閱者。接收方式（同步和異步）與 P2P 域相同。

5.3 ActiveMQ簡單案例

消息生產者

       //創建session會話
        ConnectionFactory factory = new ActiveMQConnectionFactory("tcp://192.168.187.13:61616");
        Connection connection = factory.createConnection();
        connection.start();
        Session session = connection.createSession(Boolean.TRUE, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);

        //創建一個消息隊列 session.createQueue("jms.test.topic")--P2P模式
        Destination destination = session.createTopic("jms.test.topic");

        //創建消息生產者
        MessageProducer producer = session.createProducer(destination);

        //消息持久化
        producer.setDeliveryMode(DeliveryMode.PERSISTENT);

        for (int i = 0; i < messageNum; i++) {
            producer.send(session.createTextMessage("Message Producer:" + i));
        }

        //提交會話
        session.commit();

消息消費者

       //創建session會話
        ConnectionFactory factory = new ActiveMQConnectionFactory("tcp://192.168.187.13:61616");
        Connection connection = factory.createConnection();
        connection.start();
        Session session = connection.createSession(Boolean.TRUE, Session.AUTO_ACKNOWLEDGE);

        //創建一個消息隊列 session.createQueue("jms.test.topic")--P2P模式
        Destination destination = session.createTopic("jms.test.topic");

        //創建消息消費者
        MessageConsumer consumer = session.createConsumer(destination);

        while (true) {
            TextMessage message = (TextMessage) consumer.receive();
            if (message != null){
                System.out.println("Message Consumer:"+message.getText());
            }else {
                break;
            }
        }
        session.commit();

5.4 ActiveMQ的消息存儲機制

KahaDB

ActiveMQ 5.3 版本起的默認存儲方式。KahaDB存儲是一個基於文件的快速存儲消息，設計目標是易於使用且儘可能快。它使用基於文件的消息數據庫意味着沒有第三方數據庫的先決條件。

<broker brokerName="broker" persistent="true" useShutdownHook="false">
        <persistenceAdapter>
                <kahaDB directory="${activemq.data}/kahadb" journalMaxFileLength="32mb"/>
        </persistenceAdapter>
</broker>

MQ存儲使用戶能夠快速啓動和運行，因爲它不依賴於第三方數據庫。AMQ 消息存儲庫是可靠持久性和高性能索引的事務日誌組合，當消息吞吐量是應用程序的主要需求時，該存儲是最佳選擇。但因爲它爲每個索引使用兩個分開的文件，並且每個 Destination 都有一個索引，所以當你打算在代理中使用數千個隊列的時候，不應該使用它。

<persistenceAdapter>
        <amqPersistenceAdapter
                directory="${activemq.data}/kahadb"
                syncOnWrite="true"
                indexPageSize="16kb"
                indexMaxBinSize="100"
                maxFileLength="10mb" />
</persistenceAdapter>

JDBC

選擇關係型數據庫，通常的原因是企業已經具備了管理關係型數據的專長，但是它在性能上絕對不優於上述消息存儲實現。事實是，許多企業使用關係數據庫作爲存儲，是因爲他們更願意充分利用這些數據庫資源。

<beans>
        <broker brokerName="test-broker" persistent="true" xmlns="http://activemq.apache.org/schema/core">
                <persistenceAdapter>
                        <jdbcPersistenceAdapter dataSource="#mysql-ds"/>
                </persistenceAdapter>
        </broker>
        <bean id="mysql-ds" class="org.apache.commons.dbcp.BasicDataSource" destroy-method="close">
                <property name="driverClassName" value="com.mysql.jdbc.Driver"/>
                <property name="url" value="jdbc:mysql://127.0.0.1/jms?relaxAutoCommit=true"/>
                <property name="username" value="root"/>
                <property name="password" value="root"/>
                <property name="maxActive" value="200"/>
                <property name="poolPreparedStatements" value="true"/>
        </bean>
</beans>

內存存儲

內存消息存儲器將所有持久消息保存在內存中。在僅存儲有限數量 Message 的情況下，內存消息存儲會很有用，因爲 Message 通常會被快速消耗。在 activema.xml 中將 broker 元素上的 persistent 屬性設置爲 false 即可。

<broker brokerName="test-broker" persistent="false" xmlns="http://activemq.apache.org/schema/core">
        <transportConnectors>
                <transportConnector uri="tcp://192.168.187.13:61616"/>
        </transportConnectors>
</broker>

1.KahaDB存儲的目錄結構及簡單說明

    -rw-rw-r--. 1 lvmama01 lvmama01 32M 5月  18 09:47 db-1.log
    -rw-rw-r--. 1 lvmama01 lvmama01 32K 5月  18 09:47 db.data
    -rw-rw-r--. 1 lvmama01 lvmama01 33K 5月  18 09:47 db.redo
    -rw-rw-r--. 1 lvmama01 lvmama01 0   5月  16 19:31 lock

可以看出，上面directory一共有四個文件：

①db.data

它是消息的索引文件。本質上是B-Tree的實現，使用B-Tree作爲索引指向db-*.log裏面存儲的消息。

②db.redo

主要用來進行消息恢復。

③db-*.log 存儲消息的內容。對於一個消息而言，不僅僅有消息本身的數據(message data)，而且還有(Destinations、訂閱關係、事務...),data log以日誌形式存儲消息，而且新的數據總是以APPEND的方式追加到日誌文件末尾。因此，消息的存儲是很快的。比如，對於持久化消息，Producer把消息發送給Broker，Broker先把消息存儲到磁盤中(enableJournalDiskSyncs配置選項)，然後再向Producer返回Acknowledge。Append方式在一定程度上減少了Broker向Producer返回Acknowledge的時間。

④lock文件

2.KahaDB存儲底層原理簡單分析

KahaDB內部分爲：data logs, 按照Message ID高度優化的索引，memory message cache。

①在內存(cache)中的那部分B-Tree是Metadata Cache

通過將索引緩存到內存中，可以加快查詢的速度(quick retrival of message data)。但是需要定時將 Metadata Cache 與 Metadata Store同步。這個同步過程就稱爲：check point。由checkpointInterval選項決定每隔多久時間進行一次checkpoint操作。

②BTree Indexes則是保存在磁盤上的，稱爲Metadata Store，它對應於文件db.data，它就是對Data Logs以B樹的形式索引。

有了它，Broker（消息服務器）可以快速地重啓恢復，因爲它是消息的索引，根據它就能恢復出每條消息的location。如果Metadata Store被損壞，則只能掃描整個Data Logs來重建B樹了。

③Data Logs則對應於文件 db-*.log，默認是32MB

Data Logs以日誌形式存儲消息，它是生產者生產的數據的真正載體。

④Redo Log則對應於文件 db.redo,redo log的原理用到了“Double Write”。

簡要記錄下自己的理解：因爲磁盤的頁大小與操作系統的頁大小不一樣，磁盤的頁大小一般是16KB，而OS的頁大小是4KB。而數據寫入磁盤是以磁盤頁大小爲單位進行的，即一次寫一個磁盤頁大小，這就需要4個OS的頁大小（4*4=16）。如果在寫入過程中出現故障(突然斷電)就會導致只寫入了一部分數據(partial page write)
而採用了“Double Write”之後，將數據寫入磁盤時，先寫到一個Recovery Buffer中，然後再寫到真正的目的文件中。在ActiveMQ的源碼PageFile.java中有相應的實現。

public void unload() throws IOException {
     //load時創建writeFile(db.data)和 recoveryFile(db.redo)
    writeFile = new RecoverableRandomAccessFile(file, "rw", false);

    ........

    if (enableRecoveryFile) {
         recoveryFile = new RecoverableRandomAccessFile(getRecoveryFile(), "rw");
    }
}
private void writeBatch() throws IOException {
    .......
    //將數據寫入磁盤時，先寫到一個Recovery Buffer中(db.data)
    for (PageWrite w : batch) {
        try {
            checksum.update(w.getDiskBound(), 0, pageSize);
        } catch (Throwable t) {
            throw IOExceptionSupport.create("Cannot create recovery file. Reason: " + t, t);
        }
        recoveryFile.writeLong(w.page.getPageId());
        recoveryFile.write(w.getDiskBound(), 0, pageSize);
    }
    .......
    //寫入真正的目的文件中(db.redo)
    for (PageWrite w : batch) {
        writeFile.seek(toOffset(w.page.getPageId()));
        writeFile.write(w.getDiskBound(), 0, pageSize);
        w.done();
    }
}

5.4 ActiveMQ的部署模式

1.默認的單機部署（kahadb）

略......

2.共享存儲主從模式(基於數據庫)

3.共享存儲主從模式(基於文件系統)

4.基於zookeeper的主從（levelDB Master/Slave詳細說明）

第一步:zookeeper集羣搭建

server.1=lvmama01:2888:3888
server.2=lvmama02:2888:3888
server.3=lvmama03:3888:3888

第二步:activemq集羣搭建修改activemq.xml文件:

 <persistenceAdapter>
         <replicatedLevelDB 
            　　directory="${activemq.data}/leveldb"
            　　replicas="3"
            　　bind="tcp://0.0.0.0:0"
            　　//zookeeper集羣地址
            　　zkAddress="192.168.187.11:2181,192.168.187.12:2181,192.168.187.13:2181"
            　　//本地ip
            　　hostname="192.168.187.11"
            　　sync="local_disk"
            　　zkPath="/activemq/leveldb-stores"
        　　/>
   </persistenceAdapter>

第三步:分別啓動三臺activemq(仔細查看日誌):

1.啓動第一臺機器(lvmama01:192.168.187.11)

2.啓動第二臺機器(lvmama02:192.168.187.12)

3.第三臺啓動同第二臺

第三步:查看是否啓動成功(沒成功可以查看activemq.log日誌)

啓動成功後通過zkCli.sh可以看到已創建leveldb-stores如下:

第四步：通過流量器訪問web管理頁面(注意只有master機器可以訪問)

第五步:測試

        String userName = ActiveMQConnectionFactory.DEFAULT_USER;
        String password = ActiveMQConnectionFactory.DEFAULT_PASSWORD;
        String brokerURL = "failover:(tcp://192.168.187.11:61616,tcp://192.168.187.12:61616,tcp://192.168.187.13:61616)?Randomize=false";

        //2. 通過ConnectionFactory建立一個Connection連接，並且調用start方法開啓
        ConnectionFactory connectionFactory = new ActiveMQConnectionFactory(userName, password, brokerURL);
        Connection connection = connectionFactory.createConnection();
        connection.start();

        //3. 通過Connection創建Session，用於接收消息[第一個參數：是否啓用事務；第二個參數：設置簽收模式]
        Session session = connection.createSession(false, Session.CLIENT_ACKNOWLEDGE);

        //4. 通過Session創建Destination對象
        Destination destination = session.createQueue("cluster-queue");

        //5. 通過Session創建發送或接受對象
        MessageProducer messageProducer = session.createProducer(null);

運行結果(此時發送的目標爲192.168.187.11):

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:12266', transport: 'socket'
 INFO | Successfully connected to tcp://192.168.187.11:61616
生產者：Hello MQ:1
生產者：Hello MQ:2
生產者：Hello MQ:3
生產者：Hello MQ:4
生產者：Hello MQ:5
生產者：Hello MQ:6
生產者：Hello MQ:7
生產者：Hello MQ:8
生產者：Hello MQ:9

此時將activemq master服務停止,集羣自動重新選舉 lvmama02(192.168.187.12)成爲Master

我們再試運行測試用例發現消息任然可以發送，只不過發送的目標變爲192.168.187.12

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:12400', transport: 'socket'
 INFO | Successfully connected to tcp://192.168.187.12:61616
生產者：Hello MQ:1
生產者：Hello MQ:2
生產者：Hello MQ:3
生產者：Hello MQ:4
生產者：Hello MQ:5
生產者：Hello MQ:6
生產者：Hello MQ:7
生產者：Hello MQ:8
生產者：Hello MQ:9

六.ActiveMQ性能測試

1.安裝Jmeter測試工具，參考

2.新建jndi.properties到jmeter/bin目錄下

//ActiveMQ jar包中init所需的類名
java.naming.factory.initial = org.apache.activemq.jndi.ActiveMQInitialContextFactory

//ActiveMQ的地址
java.naming.provider.url = tcp://127.0.0.1:61616

//連接工廠名稱
connectionFactoryNames = connectionFactory

//p2p 隊列名稱
queue.MyQueue = example.MyQueue
topic.MyTopic = example.MyTopic

3.把配置文件打到ApacheJMeter.jar 中在jmeter/bin目錄下運行

jar uf ApacheJMeter.jar jndi.properties

4.下載Activemq,並加activemq-all-5.15.3.jar添加到Jmeter/lib下

5.配置Jmeter測試p2p模式

新建線程組

新建JMS Point-to-Point採樣並配置(參考jndi.properties)

6.進行測試(單線程+60s+10000條消息)

測試結果:

Jmeter官網測試結果:

可能由於機器原因，測試結果差距蠻大 ^_^

消息中間件及ActiveMQ介紹

一.中間件

二.面向消息的中間件 (Message-Oriented Middleware, MOM)

2.1 消息中間件介紹

2.2 消息中間件的結構

三.JMS(Java Message Service)

四、MQ (Message Queue)

五.JMS實現--ActiveMQ

六.ActiveMQ性能測試

druid數據源 xml配置

iText產生PDF

jQuery實現全選和全不選

消息中間件及ActiveMQ介紹

初入ActiveMQ

java-裝飾者模式

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結