《RabbitMQ系列教程-第一章-消息中间件简介》

我就是我 2023-01-02 02:21 152阅读 0赞

# 教程说明 #

*  本系列教程目录大纲：[《RabbitMQ系列教程-目录大纲》][RabbitMQ_-]

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*  本系列教程配套代码：[https://gitee.com/lvshuichangliu/rabbitmt.git][https_gitee.com_lvshuichangliu_rabbitmt.git]（码云地址）

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# 第一章 消息中间件简介 #

## 1.1 概述 ##

MQ全称为`Message Queue`，消息队列是消息在传递过程中的容器，消息队列常用于分布式系统之间的通信

消息队列中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用耦合，异步消息，流量削锋等问题实现**高性能**，高可用，可伸缩和最终一致性架构；使用较多的消息队列有`ActiveMQ`，`RabbitMQ`，`ZeroMQ`，`Kafka`，`MetaMQ`，`RocketMQ`以下介绍消息队列在实际应用中常用的使用场景：**异步处理，应用解耦，流量削锋**和消息通讯四个场景

## 1.2 消息中间件的好处 ##

在项目中，可将一些**无需即时返回且耗时的操作提取出来**，进行**异步处理**，而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间，从而**提高**了**系统**的**吞吐量**。

### 1.2.1 应用解耦 ###

在我们的应用中，下订单同时需要调用库存系统、支付系统等业务；

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center]

随着业务升级，需要更改业务需求，在下订单的同时需要对接积分系统进行加积分操作，因此结果变为如下：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 1]

从上图的演变我们可以知道，随着业务的不断升级，业务的不多增加，我们可能需要频繁的修改订单系统的代码，现在我们的订单系统严重和其他系统**耦合**在一起了，**可维护差**；不仅如此，当订单系统调用库存系统时，如果库存系统不能够及时响应，那么必定会造成订单系统的延迟，或者库存系统出现错误，那么也很有可能导致订单系统出现故障，**系统的容错性非常低**；

为了解决上述问题，我们引入了消息中间件（MQ）：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 2]

当订单系统需要对接其他系统时，只需要发消息给MQ，由MQ来通知其他系统进行业务操作，订单系统只与MQ进行对接，从而解决我们上面的几个问题；

*  1）**业务耦合**
 *  2）**系统延迟**
 *  3）**容错性低**

### 1.2.2 异步处理 ###

在我们没有引入MQ之前的老系统中，调用订单系统，等待订单系统处理完业务逻辑之后响应客户端大概需要时间：`200ms+200ms+200ms=600ms`

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 3]

引入了MQ队列之后只需要5ms！

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 4]

> 这里说明一点：我们之前讲MQ概述时已经讲过，MQ适用于**一些无需即时返回且耗时的操作**，假设在上述架构中，订单系统需要库存系统返回某值后才能进行下一步操作则不适用于MQ

### 1.2.3 流量削峰 ###

流量削峰指的是在应用服务器面对大流量访问时，MQ可以帮助我们进行流量的限流操作，削弱流量，保证服务器的正常运行；

假设现在某电商网站搞促销活动，导致流量迅速激增，已经远远超过应用服务器的压力承受范围，此时如果不进行流量（QPS）的控制，那么应用服务器很有可能会出现故障：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 5]

为了防止过度的流量同时进入我们的应用服务器，导致应用服务器最终宕机，我们可以进行限流手段，即每秒从MQ中拉取1000个请求进行处理：

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 6]

> 由于高并发的访问，消息会被挤压在MQ中，在高峰期过后，仍有一段时间内消息消费的速度维护在1000/s，直到挤压的消息全部被消费完毕；

## 1.3 消息中间件带来的问题 ##

### 1.3.1 消息一致性 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 7]

如上图，如果订单系统给其他系统发送完毕消息后，某个系统处理失败，该如何保证数据的一致性？

### 1.3.2 消息重复消费（消息幂等性） ###

当我们一个接口多次消费一个消息时，我们需要保证这个操作无论被操作多少次其结果是一样的，这个时候我们就需要保证接口的幂等性；

幂等：一个操作任意执行多次与执行一次的结果是相同的

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L0JiMTUwNzAwNDc3NDg_size_16_color_FFFFFF_t_70_pic_center 8]

在上述系统中，如果执行库存系统出现问题，那么订单系统会重发消息，但是支付和积分系统是没有任何问题的，但由于消息的重发，导致支付和积分系统再次消费一次消息；

### 1.3.3 成本问题 ###

*  **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。如何保证MQ的高可用？

*  **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。需要保证MQ带来的一系列问题

## 1.3 常见MQ性能对比 ##

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th><strong>RabbitMQ</strong></th> 
   <th><strong>ActiveMQ</strong></th> 
   <th><strong>RocketMQ</strong></th> 
   <th><strong>Kafka</strong></th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>公司/社区</td> 
   <td>Rabbit</td> 
   <td>Apache</td> 
   <td>阿里</td> 
   <td>Apache</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>开发语言</td> 
   <td>Erlang</td> 
   <td>Java</td> 
   <td>Java</td> 
   <td>Scala&amp;Java</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>协议支持</td> 
   <td>AMQP，XMPP，SMTP，STOMP</td> 
   <td>OpenWire,STOMP，REST,XMPP,AMQP</td> 
   <td>自定义</td> 
   <td>自定义协议，社区封装了http协议支持</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>客户端支持语言</td> 
   <td>官方支持Erlang，Java，Ruby等,社区产出多种API，几乎支持所有语言</td> 
   <td>Java，C，C++，Python，PHP，Perl，.net等</td> 
   <td>Java，C++（不成熟）</td> 
   <td>官方支持Java,社区产出多种API，如PHP，Python等</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>单机吞吐量</td> 
   <td>万级（其次）</td> 
   <td>万级（最差）</td> 
   <td>十万级（最好）</td> 
   <td>十万级（次之）</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>消息延迟</td> 
   <td><strong>微秒级</strong></td> 
   <td>毫秒级</td> 
   <td>毫秒级</td> 
   <td>毫秒以内</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>功能特性</td> 
   <td>并发能力强，性能极其好，延时低，社区活跃，管理界面丰富</td> 
   <td>老牌产品，成熟度高，文档较多</td> 
   <td>MQ功能比较完备，扩展性佳</td> 
   <td>只支持主要的MQ功能，毕竟是为大数据领域准备的。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

## 1.4 AMQP和JMS ##

*  AMQP：即Advanced Message Queuing Protocol，一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端中间件不同产品的限制，不同的开发语言等条件的限制。Erlang中的实现有RabbitMQ等。
 *  JMS：JMS即Java消息服务（Java Message Service）应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件（MOM）的API，用于在两个应用程序之间，或分布式系统中发送消息，进行异步通信。Java消息服务是一个与具体平台无关的API，绝大多数消息中间件提供商都对JMS提供支持。

> AMQP是基于消息传输的一个**应用层协议**，JMS准确的来说是Java操作MQ的一套**API**，类似于JDBC，第三方厂商（MySQL厂商、MQ厂商）进行功能的实现，Java则使用JMS对厂商进行规范；

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[RabbitMQ_-]: https://blog.csdn.net/Bb15070047748/article/details/112194912
[https_gitee.com_lvshuichangliu_rabbitmt.git]: https://gitee.com/lvshuichangliu/rabbitmt.git
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[RabbitMQ_-_-RabbitMQ]: https://blog.csdn.net/Bb15070047748/article/details/112172257