【MQ】消息队列的简介以及常见问题的解决方案

news2024/10/1 1:24:14

MQ

MQ的基本概念

MQ全称Message Queue（消息队列），实在消息的传输过程中保存消息的容器。多用于分布式系统之间的通信。

分布式系统的两种通信方式：直接调用、借助第三方间接完成

发送者成为生产者，接受者称为消费者
在这里插入图片描述
MQ的优势和劣势

优势：

应用解耦：提高容错性和可维护性
异步提速：提升用户体验和系统吞吐量
削峰填谷：提高系统稳定性。比如说我平时服务就只能支撑几万的qps，像淘宝京东那种秒杀，那时候服务突然打进来那服务就会直接被压死了。但是如果采用消息队列，这秒杀进来的所有的请求都不会直接打到具体服务上，都会先打到消息队列里，然后我后面的服务再慢慢消费。

劣势：

系统可用性降低：如何保证高可用？
系统复杂性提高：如何保证消息没有被重复消费？怎么处理消息丢失？怎么保证消息传递的顺序性？
一致性问题：如何保证消息数据的一致性？

MQ常见的问题

mq如何避免消息堆积问题。

消息堆积：生产者的生产速率远远大于消费者的消费速率，使消息大批量的堆积在消息队列。

解决方案：
1. 提升消费者的消费速率（增加消费者集群）
2. 消费者分批多线程去处理
3. 限流，保证进入到消息队列的都是有用的消息
如何避免重复消费问题

**产生原因： **
1. 生产者产生了两条一模一样的消息。
2. 消费者一条消息消费了多遍
消息重试：消息重试一般发生于一个消费者发生了异常（网络波动或者系统假死），这个时候这个消费者就会通知生产者重新发送。就会带来重复消费的问题。

可以采用常用的幂等解决方案（分布式锁），全局id+业务场景保证唯一性。所有的重复提交问题，都可以用幂等性来解决。

为了保险起见，也可以在数据库上做好唯一索引。
如何保证消息不丢失
1. 消息确认机制，生产者必须确认消息成功刷盘到硬盘中，才确认消息发送成功。
  
  acks 参数指定了必须要有多少个分区副本收到消息，生产者才会认为消息写入是成功的。这个参数对消息丢失的可能性有重要影响。该参数有如下选项。
  - 如果 acks=0 ，生产者在成功写入消息之前不会等待任何来自服务器的响应。也就是说，如果当中出现了问题，导致服务器没有收到消息，那么生产者就无从得知，消息也就丢失了。不过，因为生产者不需要等待服务器的响应，所以它可以以网络能够支持的最大速度发送消息，从而达到很高的吞吐量。
  - 如果 acks=1 ，只要集群的Leader节点收到消息，生产者就会收到一个来自服务器的成功响应。如果消息无法到达Leader节点（比如Leader节点崩溃，新的Leader还没有被选举出来），生产者会收到一个错误响应，为了避免数据丢失，生产者会重发消息。不过，如果一个没有收到消息的节点成为新Leader，消息还是会丢失。这个时候的吞吐量取决于使用的是同步发送还是异步发送。如果让发送客户端等待服务器的响应（通过调用 Future 对象的 get() 方法），显然会增加延迟（在网络上传输一个来回的延迟）。如果客户端使用回调，延迟问题就可以得到缓解，不过吞吐量还是会受发送中消息数量的限制（比如，生产者在收到服务器响应之前可以发送多少个消息）。
  - 如果 acks=-1(或all)，只有当所有参与复制的节点全部收到消息时，生产者才会收到一个来自服务器的成功响应。这种模式是最安全的，它可以保证不止一个服务器收到消息，就算有服务器发生崩溃，整个集群仍然可以运行。不过，它的延迟比 acks=1 时更高，因为要等待不只一个服务器节点接收消息。
  结合具体的业务场景来进行选择。
2. 消息持久化机制，作为mq中间件，会把消息持久化到硬盘，因为内存里的数据断电就丢失了
3. 消费者必须确认消息消费成功，否则进行重试，重试达到一定次数后，通知开发人员做好补偿措施。
4. 关闭自动提交，当消费者消费的完成后，再手动提交，防止mq的自动提交，当消费者接收到消息后，mq以为消费者已经消费了，但这个时候消费者如果挂了，这条消息就没有被消费。
如何保证消费的顺序一致性

大多数的项目不需要保证顺序一致性，某些特殊场景必须保证顺序一致性，比如说，mq用于保证redis和mysql的数据一致性。

绑定同一个消费队列，消费的时候进行要注意如果使用了多线程处理，避免重新创建list，要在原来的list进行修改。
mq怎么用于保证redis和数据库的数据一致性
1. 当执行update后，发送mq去通知消费者更新redis数据
优点:解耦，提高接口响应速度，有相应的补偿策略

缺点：延迟比较高
1. 监听binlog日志，结合mq，去更新redis（canal实现）
优点：更加解耦

缺点：延迟更高
1. 双删策略
消费者怎么知道mq里有消息了

两种方案：
1. mq主动通知（push）
  
  当mq中有消息，就会通知消费者来进行消费。这种模型有一个致命伤，就是慢消费。
2. 消费者轮询（pull）
  
  消费者去轮询看看有没有自己要消费的消息。这种模型也有弊端就是消息延迟与忙等。
  
  如果消费者的速度比发送者的速度慢很多，势必造成消息在mq的堆积。假设这些消息都是有用的无法丢弃的，消息就要一直在mq端保存。当然这还不是最致命的，最致命的是mq给消费者推送一堆无法处理的消息，消费者不是拒绝就是报错，然后来回踢皮球。
  
  反观pull模式，消费者可以按需消费，不用担心自己处理不了的消息来骚扰自己，而mq堆积消息也会相对简单，无需记录每一个要发送消息的状态，只需要维护所有消息的队列和偏移量就可以了。所以消息量有限且到来的速度不均匀的情况，pull模式比较合适。
  
  由于主动权在消费方，消费方无法准确地决定何时去拉取最新的消息。如果一次pull取到消息了还可以继续去pull，如果没有pull取到则需要等待一段时间重新pull。
  
  但等待多久就很难判定了。当然也不是说延迟就没有解决方案了，业界较成熟的做法是从短时间开始（不会对mq有太大负担），然后指数级增长等待。比如开始等5ms，然后10ms，然后20ms，然后40ms……直到有消息到来，然后再回到5ms。
  
  即使这样，依然存在延迟问题：假设40ms到80ms之间的50ms消息到来，消息就延迟了30ms，而且对于半个小时来一次的消息，这些开销就是白白浪费的。
  
  在阿里的RocketMq里，有一种优化的做法-长轮询，来平衡推拉模型各自的缺点。基本思路是:消费者如果尝试拉取失败，不是直接返回,而是把连接挂在那里等待,服务端如果有新的消息到来，把连接复用起来，这也是不错的思路。但海量的长连接mq对系统的开销还是不容小觑的，还是要合理的评估时间间隔。
如果mq宕机后，生产者怎么处理。

生产者在向mq投递消息的时候，可以将要投递的消息记录下来（可以在数据库中插入一条数据，也可以输出相应的日志记录）后期可以编写定时任务，定期向mq发送之前发送不成功的消息。
mq的消费策略

**集群消费：**同一个消费者集群，只能消费一条消息，但是一条消息可以被多个消费者集群消费。

广播消费：通知集群中的所有节点都进行消费（涉及到数据分片处理的场景），对数据不敏感的场景可以采用普通hash，对数据敏感的场景可以采用hash环。