一、簡介
消息隊列中間件是分布式系統中重要的元件,主要解決應用耦合,異步消息,流量削鋒等問題。實作高性能、高可用、可伸縮和最終一緻性架構。使用較多的消息隊列有ActiveMQ、RabbitMQ、ZeroMQ、Kafka、MetaMQ、RocketMQ。
二、消息隊列應用場景
以下介紹消息隊列在實際應用中常用的使用場景:異步處理,應用解耦,流量削鋒和消息通訊四個場景。
1、異步處理
場景說明:使用者注冊後,需要發注冊郵件和注冊短信。傳統的做法有兩種:串行的方式和并行方式。
串行方式:将注冊資訊寫入資料庫成功後,發送注冊郵件,再發送注冊短信。以上三個任務全部完成後,傳回給客戶。
并行方式:将注冊資訊寫入資料庫成功後,發送注冊郵件的同時,發送注冊短信。以上三個任務完成後,傳回給用戶端。與串行的差别是,并行的方式可以提高處理的時間
假設三個業務節點每個使用50毫秒鐘,不考慮網絡等其他開銷,則串行方式的時間是150毫秒,并行的時間可能是100毫秒。
因為CPU在機關時間内處理的請求數是一定的,假設CPU1秒内吞吐量是100次。則串行方式1秒内CPU可處理的請求量是7次(1000/150)。并行方式處理的請求量是10次(1000/100)。
小結:如以上案例描述,傳統的方式系統的性能(并發量,吞吐量,響應時間)會有瓶頸。如何解決這個問題呢?
引入消息隊列,将不是必須的業務邏輯,異步處理。改造後的架構如下:
按照以上約定,使用者的響應時間相當于是注冊資訊寫入資料庫的時間,也就是50毫秒。注冊郵件,發送短信寫入消息隊列後,直接傳回,是以寫入消息隊列的速度很快,基本可以忽略,是以使用者的響應時間可能是50毫秒。是以架構改變後,系統的吞吐量提高到每秒20QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了兩倍!
2、應用解耦
場景說明:使用者下單後,訂單系統需要通知庫存系統。傳統的做法是,訂單系統調用庫存系統的接口。如下圖:
傳統模式的缺點:
假如庫存系統無法通路,則訂單減庫存将失敗,進而導緻訂單失敗,訂單系統與庫存系統耦合。
如何解決以上問題呢?引入應用消息隊列後的方案,如下圖:
訂單系統:使用者下單後,訂單系統完成持久化處理,将消息寫入消息隊列,傳回使用者訂單下單成功
庫存系統:訂閱下單的消息,采用拉/推的方式,擷取下單資訊,庫存系統根據下單資訊,進行庫存操作
假如:在下單時庫存系統不能正常使用。也不影響正常下單,因為下單後,訂單系統寫入消息隊列就不再關心其他的後續操作了。實作訂單系統與庫存系統的應用解耦。
3、流量削鋒
流量削鋒也是消息隊列中的常用場景,一般在秒殺或團搶活動中使用廣泛!
應用場景:秒殺活動,一般會因為流量過大,導緻流量暴增,應用挂掉。為解決這個問題,一般需要在應用前端加入消息隊列。
可以控制活動的人數,可以緩解短時間内高流量壓垮應用。
使用者的請求,伺服器接收後,首先寫入消息隊列。假如消息隊列長度超過最大數量,則直接抛棄使用者請求或跳轉到錯誤頁面。
秒殺業務根據消息隊列中的請求資訊,再做後續處理。
4、日志處理
日志處理是指将消息隊列用在日志進行中,比如Kafka的應用,解決大量日志傳輸的問題。架構簡化如下:
日志采集用戶端,負責日志資料采集,定時寫受寫入Kafka隊列;Kafka消息隊列,負責日志資料的接收,存儲和轉發;日志處理應用:訂閱并消費kafka隊列中的日志資料。
以下是新浪kafka日志處理應用案例:
Kafka:接收使用者日志的消息隊列;
Logstash:做日志解析,統一成JSON輸出給Elasticsearch;