高性能網站實用技巧之消息隊列

什麼是消息隊列？

消息隊列（ Message Queue ）是一種進程間通訊或同一進程的不一樣線程間的通訊方式。進程或者線程之間經過 消息 進行通訊，消息發送後能夠當即返回，由消息系統來確保信息的可靠傳遞，消息發佈者（生產者）只管把消息發佈到消息隊裏中而不用管誰來消費，消息使用者（消費者）只管從消息隊列中獲取消息以進一步處理而不用管理誰發佈的消息，這樣發佈者和使用者都不用知道對方的存在。

消息（ Message ）是指在應用之間傳送的數據。消息能夠很是簡單，好比只包含文本字符串，也能夠很複雜，如嵌入對象。

消息隊列的特色

經過提供 消息傳遞 和 消息排隊 模型，它能夠在 分佈式環境 下提供 應用解耦 、 彈性伸縮 、 冗餘存儲 、 流量削峯 、 異步通訊 、 數據同步 等等功能，其做爲 分佈式系統架構 中的一個重要組件，有着舉足輕重的地位。消息隊列主要特色有：

• 異步性：將耗時的同步操做，經過以發送消息的方式，進行了異步化處理。減小了同步等待的時間。

• 鬆耦合：消息隊列減小了服務之間的耦合性，不一樣的服務能夠經過消息隊列進行通訊，而不用關心彼此的實現細節，只要定義好消息的格式就行

• 分佈式：經過對消費者的橫向擴展，下降了消息隊列阻塞的風險，以及單個消費者產生單點故障的可能性。

• 可靠性：消息隊列通常會把接收的消息存儲到本地硬盤上（當消息被處理完以後，存儲信息根據不一樣的消息隊列實現，有可能將其刪除），這樣即便應用掛掉或者消息隊列自己掛掉，消息也可以從新加載。

消息隊列應用場景

異步處理

同步處理是指從請求的發起一直到最終的處理完成期間，請求的調用方一直在同步阻塞等待調用的處理完成。

異步處理處理是指在請求發起的處理過程當中，客戶端的代碼已經返回了，它能夠繼續進行本身的後續操做，而不須要等待調用處理完成。

對一些比較耗時且不須要即時（同步）返回操做結果的操做，能夠把處理過程經過消息隊列進行異步處理。這樣作能夠推遲耗時操做的處理，使耗時操做異步化，而沒必要阻塞客戶端程序，客戶端的程序在獲得處理結果以前能夠繼續執行，從而提升客戶端程序的處理性能。

異步處理的主要目的是 減小請求響應時間 ，實現非核心流程異步化，提升系統響應性能。

應用解耦

使用消息隊列，能夠有多個生產者發佈消息，多個消費者消費消息，共同完成整個的業務處理邏輯，生產者只關心是否正確將消息寫入消息隊列，消費者只關心從消息隊列中獲取消息，而後進行處理邏輯，生產者和消費者之間不須要直接的交互調用，沒有代碼的依賴耦合。

耦合度越低程序代碼越容易維護，也容易進行擴展。

流量削峯

通常在秒殺活動中普遍使用。

在秒殺活動中，通常因爲瞬時訪問量過大，服務器瞬間接收了大量的請求，流量暴增，這種狀況下頗有可能致使相關係統沒法處理請求甚至崩潰。爲了解決這個問題，通常會在應用的前端加入消息隊列。

• 請求先寫入消息隊列，而不是由業務系統直接處理，作了一次緩衝，極大的減小了業務處理系統的壓力。

• 隊列的長度能夠作限制，通常秒殺活動都是有數量限制的，後寫入隊列的用戶沒法秒殺到商品，這樣的請求能夠直接被拋棄，能夠直接返回活動已結束或商品已售完。

使用消息隊列，即使是訪問流量持續的增加，系統依然能夠持續的接收請求。雖然生產者生成的消息比消費者消費的速度快，可是經過消息隊列進行了緩衝，在短期內，生產者和消費者之間處理能力不會互相影響，一樣也能夠保證系統的穩定性。

消息通信

消息隊列通常都內置了高效的通訊機制，所以能夠用於單純的消息通信，好比實現點對點消息隊列或者聊天室。

廣播

若是沒有消息隊列，每當一個新的業務方介入，那都須要聯調一次接口。有了消息隊列，只須要關係消息是否送達了隊列，至於誰但願訂閱，是下游的事情，無疑極大地減小了開發和聯調的工做量。

日誌處理

將消息隊列用在日誌處理中，解決了大量日誌傳輸的問題（如Kafka）。

消息隊列的傳輸模式

點對點模式（Point to Point）

點對點模式用於 消息生產者 和 消息消費者 之間 點到點 的通訊。消息生產者將消息發送到由某個名字標識的特定隊列（ Queue ）。在消息傳遞給消費者以前它被 存儲 在這個隊列中。 隊列消息 能夠放在 內存 中也能夠 持久化 ，以保證在消息服務出現故障時仍然可以傳遞消息。

點對點模式特色：

• 每一個消息只有一個消費者（Consumer），即一旦消息被消費，消息就再也不在消息隊列中。

• 生產者和消費者之間沒有依賴性，生產者發送消息以後，無論有沒有消費者在運行，都不會影響到生產者下次發送消息。

• 消費者在成功接收消息以後需向隊列應答成功，以便消息隊列刪除當前接收的消息。

發佈/訂閱模式（Publish/Subscribe）

發佈者/訂閱者模型支持向一個特定的 消息主題 生產消息。 0 或多個 訂閱者 可能對接收來自 特定消息主題 的消息感興趣。

在這種模型下，發佈者和訂閱者彼此不知道對方。多個消費者能夠得到消息，在 發佈者 和 訂閱者 之間存在 時間依賴性 。發佈者須要創建一個 訂閱 （ subscription ），以便可以消費者訂閱。 訂閱者 必須保持 持續的活動狀態 並 接收消息 。

發佈/點閱模式特色：

• 每一個消息能夠有多個訂閱者。

• 發佈者和訂閱者之間有時間上的依賴性，針對某個主題（Topic）的訂閱者，它必須建立一個訂閱以後，才能消費發佈者的消息。

• 爲了消費消息，訂閱者須要提早訂閱該角色主題，並保持在線運行。

集中消息中間件對比

目前在生產環境，使用較多的消息隊列有 ActiveMQ 、 RabbitMQ 、 ZeroMQ 、 Kafka 、 MetaMQ 、 RocketMQ 等。