浅谈NATS消息中间件
概述
NATS是一个开源、轻量级、高性能的分布式消息中间件，实现了高可伸缩性和优雅的Publish/Subscribe模型，使用Golang语言开发。
Distributed System Concepts and Design一文中指出 A distributed system is one in which components located at networked computers communicate and coordinate their actions only by passing messages。即消息中间件在网络中的计算机中，系统中各个组件只通过消息中间件传递消息进行交流和调度。
消息中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用解耦，异步消息，流量削锋，消息通信等问题。
- 异步消息：面对高并发问题时，引入消息中间件达到异步处理效果
- 应用解耦：用在电商系统中较多，比如库存系统和订单系统进行解耦
- 流量削锋：一般用在秒杀或者团抢活动中使用广泛。秒杀活动中会因为流量过大，导致流量暴增，应用挂掉。为解决这个问题，一般早前端引入消息队列
目前市场上热度较高的消息中间件有RabbitMQ, ActiveMQ, Kafka等，这些消息队列的使用率较高。NATS属于比较小众的一款中间件产品，基于Go语言开发，虽热度不及以上提及的消息队列，但在性能方面可以说有过之而无不及，下图为各个消息队列性能对比图。
NATS消息传递模型
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发布订阅（Publish Subscribe）
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请求回复（Request Reply）
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队列订阅（Queue Subscribers )
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提供的功能：
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纯粹的发布订阅模型（Pure pub-sub）
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服务器集群（Cluster mode server）
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自动精简订阅者（Auto-pruning of subscribers)
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基于文本协议（Text-based protocol）
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多服务质量保证（Multiple qualities of service - QoS）
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发布订阅（Publish Subscribe）
发布与的订阅
NATS为一对多通信实现发布 - 订阅消息分发模型。发布者在主题(subject)上发送消息，并且监听该主题的任何活动订阅者都会收到该消息。订阅者还可以注册对通配符主题的兴趣。这种一对多模式有时被称为扇出。
请求响应（Request Reply）
Request-Reply是现代分布式系统中的常见模式。发送一个请求，应用程序要么在响应时等待一定的超时，要么异步接收响应。
NATS通过其核心通信机制，发布和订阅支持这种模式。对具有回复主题的给定主题发布请求，并且响应者听取该主题并将回复发送给回复主题。回复主题通常是一个名为_INBOX的主题，它将被动态地定向回请求者，而不管任何一方的位置如何。
NATS允许多个响应者运行并形成动态队列组以进行透明扩展。NATS应用程序在退出之前消耗的能力允许缩小而不会丢弃请求。由于NATS基于发布 - 订阅，因此可观察性就像运行另一个可以查看请求和响应以测量延迟，注意异常，直接可伸缩性等的应用程序一样简单。
NATS的强大功能甚至允许在使用第一个响应的情况下进行多次响应，系统会有效地丢弃其他响应。这允许复杂的模式使多个响应者减少响应延迟和抖动。
NATS支持两种请求响应消息：点对点或多对多。点对点涉及最快或首先响应。在一对多的消息交换中，需要限制请求响应的限制
在Request Reply过程中，发布请求发布带有响应主题的消息，期望对该subject做出响应操作
队列订阅
NATS提供称为队列订阅的负载均衡功能，虽然名字为queue(队列)，但是并不是我们所认为的那样。主要功能是将具有相同queue名字的subject进行负载均衡。使用队列订阅功能消息发布者不需要做任何改动，消息接受者需要具有相同的队列名
使用队列订户将平衡一组订户的消息传递，这可以用于提供应用程序容错和扩展工作负载处理。
要创建队列订阅，订户会注册队列名称。具有相同队列名称的所有订户构成队列组。这不需要配置。当发布已注册主题上的消息时，随机选择该组中的一个成员来接收该消息。尽管队列组具有多个订户，但每个消息仅由一个消息使用。
NATS的一个重要特性是队列组由应用程序及其队列订户定义，而不是在服务器配置上定义。
队列订户是扩展服务的理想选择。向上扩展就像运行另一个应用程序一样简单，向下扩展是使用一个消耗飞行中请求的信号来终止应用程序。这种灵活性和缺乏任何配置变化使NATS成为一种优秀的服务通信技术，可以与所有平台技术协同工作
NATS Streaming介绍
NATS存在不能保证消息的投递正确性和存在其他的缺点。NATS Streaming就孕育而生。它是一个由NATS提供支持的数据流系统,采用Go语言编写,NATS Streaming与核心NATS平台无缝嵌入，扩展和互操作.除了核心NATS平台的功能外,它还提供了以下功能:
- 增强消息协议(Enhanced message protocol)
- 消息/事件持久化(Message/event persistence)
- 至少一次数据传输(At-least-once-delivery)
- Publisher限速(Publisher rate limiting)
- Subscriber速率匹配(Rate matching/limiting per subscriber)
- 按主题重发消息(Historical message replay by subject)
- 持续订阅(Durable subscriptions)