消息队列

一、什么是消息队列

我们可以把消息队列比作是一个存放消息的容器，当我们需要使用消息的时候可以取出消息供自己使用。消息队列是分布式系统中重要的组件，使用消息队列主要是为了通过异步处理提高系统性能和削峰、降低系统耦合性。

目前使用较多的消息队列有ActiveMQ，RabbitMQ，Kafka，RocketMQ。

 

二、为什么要用消息队列

我觉得使用消息队列主要有两点好处：

1、通过异步处理提高系统性能（削峰、减少响应所需时间）;

如上图，在不使用消息队列服务器的时候，用户的请求数据直接写入数据库，在高并发的情况下数据库压力剧增，使得响应速度变慢。但是在使用消息队列之后，用户的请求数据发送给消息队列之后立即返回，再由消息队列的消费者进程从消息队列中获取数据，异步写入数据库。由于消息队列服务器处理速度快于数据库（消息队列也比数据库有更好的伸缩性），因此响应速度得到大幅改善。

通过以上分析我们可以得出消息队列具有很好的削峰作用的功能——即通过异步处理，将短时间高并发产生的事务消息存储在消息队列中，从而削平高峰期的并发事务。 举例：在电子商务一些秒杀、促销活动中，合理使用消息队列可以有效抵御促销活动刚开始大量订单涌入对系统的冲击。如下图所示：

因为用户请求数据写入消息队列之后就立即返回给用户了，但是请求数据在后续的业务校验、写数据库等操作中可能失败。因此使用消息队列进行异步处理之后，需要适当修改业务流程进行配合，比如用户在提交订单之后，订单数据写入消息队列，不能立即返回用户订单提交成功，需要在消息队列的订单消费者进程真正处理完该订单之后，甚至出库后，再通过电子邮件或短信通知用户订单成功，以免交易纠纷。这就类似我们平时手机订火车票和电影票。

2、降低系统耦合性。

如果模块之间不存在直接调用，那么新增模块或者修改模块就对其他模块影响较小，这样系统的可扩展性无疑更好一些。

我们最常见的事件驱动架构类似生产者消费者模式，在大型网站中通常用利用消息队列实现事件驱动结构。如下图所示：

消息队列使利用发布-订阅模式工作，消息发送者（生产者）发布消息，一个或多个消息接受者（消费者）订阅消息。 从上图可以看到消息发送者（生产者）和消息接受者（消费者）之间没有直接耦合，消息发送者将消息发送至分布式消息队列即结束对消息的处理，消息接受者从分布式消息队列获取该消息后进行后续处理，并不需要知道该消息从何而来。对新增业务，只要对该类消息感兴趣，即可订阅该消息，对原有系统和业务没有任何影响，从而实现网站业务的可扩展性设计。

消息接受者对消息进行过滤、处理、包装后，构造成一个新的消息类型，将消息继续发送出去，等待其他消息接受者订阅该消息。因此基于事件（消息对象）驱动的业务架构可以是一系列流程。

另外为了避免消息队列服务器宕机造成消息丢失，会将成功发送到消息队列的消息存储在消息生产者服务器上，等消息真正被消费者服务器处理后才删除消息。在消息队列服务器宕机后，生产者服务器会选择分布式消息队列服务器集群中的其他服务器发布消息。

备注： 不要认为消息队列只能利用发布-订阅模式工作，只不过在解耦这个特定业务环境下是使用发布-订阅模式的。除了发布-订阅模式，还有点对点订阅模式（一个消息只有一个消费者），我们比较常用的是发布-订阅模式。 另外，这两种消息模型是 JMS 提供的，AMQP 协议还提供了 5 种消息模型。

 

三、如何保证消息不被重复消费？幂等

对于流程中的消息，每条消息中包含唯一id，比如业务id，在数据库中将业务id作为Unique key，插入重复时会报duplicate key异常

 

四、如何保证数据不丢失

数据的丢失问题，可能出现在生产者、MQ、消费者中

生产者丢失：如果 RabbitMQ 没能处理这个消息，会回调你一个nack接口，告诉你这个消息接收失败，你可以重试。

MQ中丢失：必须开启 RabbitMQ 的持久化，就是消息写入之后会持久化到磁盘，哪怕是 RabbitMQ 自己挂了，恢复之后会自动读取之前存储的数据，一般数据不会丢。

消费端丢失：关闭 RabbitMQ 的自动ack，可以通过一个 api 来调用就行，然后每次你自己代码里确保处理完的时候，再在程序里ack一把。

 

五、消息队列带来的一些问题

• 系统可用性降低： 系统可用性在某种程度上降低，为什么这样说呢？在加入MQ之前，你不用考虑消息丢失或者说MQ挂掉等等的情况，但是，引入MQ之后你就需要去考虑了！
• 系统复杂性提高： 加入MQ之后，你需要保证消息没有被重复消费、处理消息丢失的情况、保证消息传递的顺序性等等问题！
• 一致性问题： 我上面讲了消息队列可以实现异步，消息队列带来的异步确实可以提高系统响应速度。但是，万一消息的真正消费者并没有正确消费消息怎么办？这样就会导致数据不一致的情况了

 

六、RocketMQ整体结构

如上图所示，整体可以分成4个角色，分别是：Producer，Consumer，Broker以及NameServer；

1.NameServer

可以理解为是消息队列的协调者，Broker向它注册路由信息，同时Client向其获取路由信息，如果使用过Zookeeper，就比较容易理解了，但是功能比Zookeeper弱；
NameServer本身是没有状态的，并且多个NameServer直接并没有通信，可以横向扩展多台，Broker会和每一台NameServer建立长连接；

2.Broker

Broker是RocketMQ的核心，提供了消息的接收，存储，拉取等功能，一般都需要保证Broker的高可用，所以会配置Broker Slave，当Master挂掉之后，Consumer然后可以消费Slave；
Broker分为Master和Slave，一个Master可以对应多个Slave，Master与Slave的对应关系通过指定相同的BrokerName，不同的BrokerId来定义，BrokerId为0表示Master，非0表示Slave；

3.Producer

消息队列的生产者，需要与NameServer建立连接，从NameServer获取Topic路由信息，并向提供Topic服务的Broker Master建立连接；Producer无状态，看集群部署；

4.Consumer

消息队列的消费者，同样与NameServer建立连接，从NameServer获取Topic路由信息，并向提供Topic服务的Broker Master，Slave建立连接；

5.Topic和Message Queue

在介绍完以上4个角色以后，还需要重点介绍一下上面提到的Topic和Message Queue；字面意思就是主题，用来区分不同类型的消息，发送和接收消息前都需要先创建Topic，针对Topic来发送和接收消息，为了提高性能和吞吐量，引入了Message Queue，一个Topic可以设置一个或多个Message Queue，有点类似kafka的分区(Partition)，这样消息就可以并行往各个Message Queue发送消息，消费者也可以并行的从多个Message Queue读取消息；

 

参考：

https://github.com/Snailclimb/JavaGuide/blob/master/docs/system-design/data-communication/message-queue.md

https://segmentfault.com/a/1190000017841402