消息队列（Message Queue）

一、概念

二、消息队列使用场景

三、消息队列的两种模式

1.点对点模式

2.发布/订阅模式

四、常用消息队列介绍

1.RabbitMQ

1) 主要特性

2）安装需要

3）优点

4）缺点

2.ActiveMQ

1）主要特性

2) 安装需要

3）优点

4）缺点

3.RocketMQ

1）主要特性

2）安装需要

4）缺点

4.kafka Apache

1）主要特性

2）安装需要

3）优点

4）缺点

对比

一、概念

        1. 消息队列（Message Queue），是分布式系统中重要的组件，其通用的使用场景可以简单地描述为：当不需要立即获得结果，但是并发量又需要进行控制的时候，差不多就是需要使用消息队列的时候

        2. 消息队列主要解决了应用耦合、异步处理、流量削锋等问题

        3. 当前使用较多的消息队列有RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq等，而部分数据库如Redis、Mysql以及phxsql也可实现消息队列的功能

二、消息队列使用场景

应用解耦：将应用进行解耦具体场景：用户下单后，订单系统需要通知库存系统

1）传统做法（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）

2）使用消息队列
                （1）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

                （2）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   

               （3）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.异步处理：多应用对消息队列中同一消息进行处理，应用间并发处理消息，相比串行处理，减少处理时间具体场景：用户为了使用某个应用，进行注册，系统需要发送注册邮件并验证短信

                1）串行方式：新注册信息生成后，先发送注册邮件，再发送验证短信；

                2）并行处理：新注册信息写入后，由发短信和发邮件并行处理；

                3）若使用消息队列：在写入消息队列后立即返回成功给客户端，则总的响应时间依赖于写入消息队列的时间，而写入消息队列的时间本身是可以很快的，基本可以忽略不计，因此总的处理时间相比串行提高了2倍，相比并行提高了一倍

限流削峰：广泛应用于秒杀或抢购活动中，避免流量过大导致应用系统挂掉的情况具体场景：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
1）作用

    （1）可以控制活动的人数
    
    （2）可以缓解短时间内高流量压垮应用

2）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

3）秒杀业务根据消息队列中的请求信息，再做后续处理
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
1）日志采集客户端，负责日志数据采集，定时写受写入Kafka队列

2）Kafka消息队列，负责日志数据的接收，存储和转发

3）日志处理应用：订阅并消费kafka队列中的日志数据 
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

1）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）

2）聊天时通讯（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）

三、消息队列的两种模式

1.点对点模式

        1）每个消息只有一个接收者（Consumer）(即一旦被消费，消息就不再在消息队列中)

        2）发送者和接收者间没有依赖性，发送者发送消息之后，不管有没有接收者在运行，都不会影响到发送者下次发送消息

        3）接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功，以便消息队列删除当前接收的消息

2.发布/订阅模式

        1）每个消息可以有多个订阅者

        2）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

        3）为了消费消息，订阅者需要提前订阅该角色主题，并保持在线运行

四、常用消息队列介绍

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

1) 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

2）安装需要

                1）ErLang语言包

                2）RabbitMQ安装包

3）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

4）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

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

1）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

2) 安装需要

                1）Java JDK

                2）ActiveMQ安装包

3）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；

4）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

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

1）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

2）安装需要

                （1）Java JDK

                （2）安装git、Maven

                （3）RocketMQ安装包

3）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

4）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

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( a distributed 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

1）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；

2）安装需要

                （1）Java JDK

                （2）Kafka安装包

3）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；

4）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