九:day01_ 消息队列01

第一章 RabbitMQ 概念

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1.1.1 消息队列

MQ全称Message Queue(消息队列),是在消息的传输过程中保存消息的容器多用于系统之间的异步通信。

1.1.2 消息

两台计算机间传送的数据单位。消息可以非常简单,例如只包含文本字符串;也可以更复杂,可能包含嵌入对象。

1.1.3 队列

数据结构中概念。在队列中,数据先进先出,后进后出。

 

1.2 节 MQ优势

1.2.1 应用解耦

在电商平台中,用户下订单需要调用订单系统,此时订单系统还需要调用库存系统、支付系统、物流系统完成业务。此时会产生两个问题:

  1. 如果库存系统出现故障,会造成整个订单系统崩溃。

  2. 如果需求修改,新增了一个X系统,此时必须修改订单系统的代码。

如果在系统中引入MQ,即订单系统将消息先发送到MQ中,MQ再转发到其他系统,则会解决以下问题:

  1. 由于订单系统只发消息给MQ,不直接对接其他系统,如果库存系统出现故障,不影响整个订单。

  2. 如果需求修改,新增了一个X系统,此时无需修改订单系统的代码,只需修改MQ将消息发送给X系统即可。

 

1.2.2 异步提速

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1.2.3 削峰填谷

假设我们的系统每秒只能承载1000请求,如果请求瞬间增多到每秒5000,则会造成系统崩溃。此时引入mq即可解决该问题。

使用了MQ之后,限制消费消息的速度为1000,这样一来,高峰期产生的数据势必会被积压在MQ中,高峰就被“削”掉了,但是因为消息积压,在高峰期过后的一段时间内,消费消息的速度还是会维持在1000,直到消费完积压的消息,这就叫做“填谷”。

 

1.3 节 MQ劣势

  • 系统可用性降低

    系统引入的外部依赖越多,系统稳定性越差。一旦MQ宕机,就会对业务造成影响。

  • 系统复杂度提高

    MQ的加入大大增加了系统的复杂度,以前系统间是同步的远程调用,现在是通过MQ进行异步调用。

  • 一致性问题

    A系统处理完业务,通过MQ给B、C、D三个系统发消息数据,如果B系统、C系统处理成功,D系统处理失败,则会造成数据处理的不一致。

第二章 RabbitMQ工作原理

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RabbitMQ是由Erlang语言编写的基于AMQP的MQ产品。

2.1 节 RabbitMQ工作过程

生产者(Publisher)将消息发布到交换机(Exchange),交换机根据规则将消息分发给交换机绑定的队列(Queue),队列再将消息投递 给订阅了此队列的消费者。

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2.2 节 RabbitMQ 工作原理

  • Producer

    消息的生产者。也是一个向交换机发布消息的客户端应用程序。

  • Connection

    连接。生产者/消费者和RabbitMQ服务器之间建立的TCP连接。

  • Channel

    信道。是TCP里面的虚拟连接。例如:Connection相当于电缆, Channel相当于独立光纤束,一条TCP连接中可以创建多条信道,增加连接效率。无论是发布消息、接收消息、订阅队列都是 通过信道完成的。

  • Broker

    消息队列服务器实体。即RabbitMQ服务器

  • Virtual host

    虚拟主机。出于多租户和安全因素设计的,把AMQP的基本组件划分到一个虚拟的分组中。每个vhost本质上就是一个mini版的RabbitMQ服务器,拥有自己的队列、交换机、绑定和权限机制。当多个不同的用户使用同一个RabbitMQ服务器时,可以划分出多个虚拟主机。RabbitMQ默认的虚拟主机路径是 /

  • Exchange

    交换机。用来接收生产者发送的消息,并根据分发规则,将这些消息分发给服务器中的队列中。不同的交换机有不同的分发规则。

  • Queue

    消息队列。用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器, 也是消息的终点。消息一直在队列里面,等待消费者链接到这个队列将其取走。

  • Binding

    消息队列和交换机之间的虚拟连接,绑定中包含路由规则,绑定信息保存到交换机的路由表中,作为消息的分发依据。

  • Consumer

    消息的消费者。表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。

RabbitMQ为什么使用信道而不直接使用TCP连接通信?

TCP连接的创建和销毁开销特别大。创建需要3次握手,销毁需要4次分手。高峰时每秒成千上万条TCP连接的创建会造成资源巨大的浪费。而且操作系统每秒处理TCP连接数也是有限制的, 会造成性能瓶颈。而如果一条线程使用一条信道,一条TCP链接可以容纳无限的信道,即使每秒成千上万的请求也不会成为性能的瓶颈。

第三章 RabbitMQ工作模式

 RabbitMQ共有六种工作模式:简单模式(Simple)、工作队列模式(Work Queue)、发布订阅模式(Publish/Subscribe)、路由模式(Routing)、通配符模式(Topics)、远程调用模式(RPC, 不常用)。

JMS:

由于MQ产品很多,操作方式各有不同,于是JAVA提供了一套规则 ——JMS,用于操作消息中间件。JMS即Java消息服务 (JavaMessage Service)应用程序接口,是一个Java平台中关于面向消息中间件的API。JMS是JavaEE规范中的一种,类比JDBC。很多MQ产品都实现了JMS规范,例如ActiveMQ。RabbitMQ官方并没有实现JMS规范,但是开源社区有JMS的实现包。

 

4.1 节 简单模式

4.1.1 简单模式介绍

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特点:

  1. 一个生产者对应一个消费者,通过队列进行消息传递。

  2. 该模式使用direct交换机,direct交换机是RabbitMQ默认交换机。

4.2 节 工作队列模式

4.2.1 工作队列模式概念

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与简单模式相比,工作队列模式(Work Queue)多了一些消费者,该模式也使用direct交换机,应用于处理消息较多的情况。特点如下:

  1. 一个队列对应多个消费者。

  2. 一条消息只会被一个消费者消费。

  3. 消息队列默认采用轮询的方式将消息平均发送给消费者

4.3 节 发布订阅模式(广播模式)

4.3.1 发布订阅模式概念

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在开发过程中,有一些消息需要不同消费者进行不同的处理,如电商网站的同一条促销信息需要短信发送、邮件发送、站内信发送等。此时可以使用发布订阅模式(Publish/Subscribe)

特点:

  1. 生产者将消息发送给交换机,交换机将消息转发到绑定此交换机的每个队列中。

  2. 工作队列模式的交换机只能将消息发送给一个队列,发布订阅模式的交换机能将消息发送给多个队列。

  3. 发布订阅模式使用fanout交换机。

4.4 节 路由模式

4.4.1 路由模式概念

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特点:

  1. 每个队列绑定路由关键字RoutingKey

  2. 生产者将带有RoutingKey的消息发送给交换机,交换机根据RoutingKey转发到指定队列。路由模式使用direct交换机。

4.5 节 通配符模式

4.5.1 通配符模式概念

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通配符模式(Topic)是在路由模式的基础上,给队列绑定带通配符的路由关键字只要消息的RoutingKey能实现通配符匹配,就会将消息转发到该队列。通配符模式比路由模式更灵活,使用topic交换机。

通配符规则:

  1. 消息设置RoutingKey时,RoutingKey由多个单词构成,中间以 . 分割。

  2. 队列设置RoutingKey时, # 可以匹配任意多个单词, * 可以匹配任意一个单词。

第六章 总结

【1】说一下什么是MQ

答:MQ是消息队列容器,常见的MQ技术有RabbitMQ,RocketMQ解决微服务异步通信问题,场景如下:

  • 抢票、秒杀类场景:目的只有一个将并行场景转为串行场景来缓解并发压力。

  • 消息分发促销活动,需要将商品短链发送各个平台,需要时效不高,但数据量大,可以交给消息队列处理。

  • 数据同步:redis、es与mysql数据同步

  • 异步处理:在电商系统中,订单完成后,需要及时的通知子系统(进销存系统发货,用户服务积分,发送短信)进行下一步操作。为了保证订单系统的高性能,应该直接返回订单结果,之后让MQ通知子系统做其他非实时的业务操作。这样能保证核心业务的高效及时。

  • 离线处理:比如查询10年历史账单可以用MQ离线处理。

【2】说一下MQ的优势与劣势

答:优势:

  1. 异步提速 订单系统

  2. 应用解耦 订单系统

  3. 削峰填谷

劣势:

  1. 系统复杂度提高

  2. 编码难度提高

  3. 一致性和可用性降低

【3】RabbitMQ的工作原理

答:首先消息生产端通过TCP三次握手MQ服务器创建连接,由于连接耗时,链接一般不会释放,会在连接内部创建虚拟连接既信道,通过信道将消息发送给交换机,然后交换机根据routingKey路由到指定队列消费者与队列建立连接建立信道,然后监听指定队列,如有消息就消费消息。RabbitMQ服务器考虑到多租户和安全问题,服务内部可以设置多个虚拟主机,每个主机内部由上面的交换机,routingKey,队列组成。

【4】说一下RabbitMQ的交换机类型

答:交换机类型有:

  1. direct

  2. fanout

  3. topic

  4. headers(几乎不用)

简单类型、工作队列类型都是通过默认的定向交换机处理的。广播类型是由fanout交换机处理的,路由类型是由自定义的direct交换机处理的,通配符类型是由topic交换机处理的。

【5】RabbitMQ的工作模式有哪些?

答:

  1. 简单模式 1对1发送消息与接收

  2. 工作队列模式 1对多 发送消息,多端轮询接收消息

  3. 广播模式,1对多发送消息,多端共同消费消息

  4. 路由模式,1对多发送消息,按照路由名字转发指定队列并消费

 

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