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深入理解阿里分布式消息中间件

发表于 2018-7-21 20:17:34
什么是分布式消息中间件




什么是分布式消息中间件?
对于分布式消息中间件,首先要了解两个基础的概念,即什么是分布式系统,什么又是中间件。

分布式系统:
“A distributed system is one in which components located at networked computers communicate and coordinate their actions only by passing messasges.”——《Distributed Systems Concepts and Design》

从上面这个解释可以得到分布式系统的两个特点:
组件分布在网络计算机上
组件之间通过消息来协调行动
中间件:
Middleware is computer software that provides services to software applications beyond those available from the operating system. It can be described as "software glue". Middleware makes it easier for software developers to implement communication and input/output, so they can focus on the specific purpose of their application.——维基百科

中间件被描述为为应用程序提供操作系统所提供的服务之外的服务,简化应用程序的通信、输入输出的开发,使他们专注于自己的业务逻辑。

从维基百科上对中间件的解释感觉有点绕,其实可以从“空间”的角度去理解中间件,即中间件是处于“中间层”的组件,是上层的应用程序和底层的服务之间的桥梁(比如DB中间件的上层是应用程序,底层是DB服务),也是应用与应用之间的桥梁(比如分布式服务组件)。
分布式消息中间件:
“Message-oriented middleware (MOM) is software or hardware infrastructure supporting sending and receiving messages between distributed systems.”——维基百科

维基百科给出的消息中间件的定义是支持在分布式系统中发送和接受消息的硬件或软件基础设施(对我们这里讨论的范围来说肯定就是软件了)。

那么分布式消息中间件其实就是指消息中间件本身也是一个分布式系统。
为什么要使用消息中间件
消息中间件就是可以省去繁琐的步骤,直达目的,怎么讲呢,就是比如你想很多人,知道你的动态,而知道的人可能手机没电,可能手机信号不好,可能手机不在服务区,或者看的人比较忙,看的时间不固定,这样的时候,你发送的消息怎么会让其看到呢,就是建立一个微信公众号,可以满足用户随时看到你想让其看到的消息,这就是中间件的一种应用方式,生活中老师讲课的黑板,家中的电视机都是中间件的一种体现方式。
消息中间件能做什么?
任何中间件必然都是要去解决特定领域的某个问题,消息中间件解决的就是分布式系统之间消息传递的问题。消息传递是分布式系统必然要面对的一个问题。
假设一个电商交易的场景,用户下单之后调用库存系统减库存,然后需要调用物流系统进行发货,如果交易、库存、物流是属于一个系统的,那么就是接口调用。但是随着系统的发展,各个模块越来越庞大、业务逻辑越来越复杂,必然是要做服务化和业务拆分的。这个时候就需要考虑这些系统之间如何交互,第一反应就是RPC(Remote Procedure Call)。系统继续发展,可能一笔交易后续需要调用几十个接口来执行业务,比如还有风控系统、短信服务等等。这个时候就需要消息中间件登场来解决问题了。
笔者认为,RPC和消息中间件的场景的差异很大程度上在于就是“依赖”和“量”。比如短信通知服务并不是事交易环节必须的,并不影响下单流程,不是强依赖,所以交易系统不应该依赖短信服务。比如一些数据分析程序可能需要在拿到一天的总销售量,这个就只需要销售中心提供接口在需要时调用即可。
消息中间件出现以后对于交易场景可能是调用库存中心等强依赖系统执行业务,之后发布一条消息(这条消息存储于消息中间件中)。像是短信通知服务、数据统计服务等等都是依赖于消息中间件去消费这条消息来完成自己的业务逻辑。
从以上的场景可以看出消息中间件其实就是对系统进行了解耦,同时带来了异步化等好处。
简单概括一下消息中间件的应用场景大致如下:
业务解耦:交易系统不需要知道短信通知服务的存在,只需要发布消息
削峰填谷:比如上游系统的吞吐能力高于下游系统,在流量洪峰时可能会冲垮下游系统,消息中间件可以在峰值时堆积消息,而在峰值过去后下游系统慢慢消费消息解决流量洪峰的问题
事件驱动:系统与系统之间可以通过消息传递的形式驱动业务,以流式的模型处理
分布式消息中间件图




一个抽象的对分布式消息中间件的认知大概是这样:
有一个SDK,提供给业务系统发送、消费消息的接口
有一批Server节点用于接受和存储消息,并在合适的时候发送给下游的系统进行消费
常见消息中间件对比
1、ActiveMQ
ActiveMQ是Apache出品,最流行的,能力强劲的开源消息总线. ActiveMQ是一个完全支持JMS1.1和J2EE1.4规范的JMS Provider实现,尽管JMS规范出台已经是很久的事情了,但是JMS在当今的J2EE应用中间仍然扮演着特殊的地位.
ActiveMQ特性
(1)多种语言和协议编写客户端.语言:Java,C,C++,C#,Ruby,Perl,Python,PHP.
(2)应用协议:OpenWire、Stomp REST,WS Notification,XMPP,AMQP
(3)完全支持JMS1.1和J2EE1.4规范(持久化,XA消息,事务)
(4)虚拟主题、组合目的、镜像队列
2、RabbitMQ
RabbitMQ是一个开源的AMQP实现,服务器端用Erlang语言编写。用于在分布式系统中存储转发消息,在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。
RabbitMQ特性   
(1)支持多种客户端,如:Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript等
(2)AMQP的完整实现(vhost、Exchange、Binding、Routing Key 等)
(3)事务支持/发布确认
(4)消息持久化
3、Kafka
Kafka是一种高吞吐量的分布式发布订阅消息系统,是一个分布式的、分区的、可靠的分布式日志存储服务。它通过一种独一无二的设计提供了一个消息系统的功能。(不是个严格的中间件,主要是用于日志转存的)
Kafka特性:
(1)通过O(1)  的磁盘数据结构提供消息的持久化,这种结构对于即使数以TB的消息存储也能够保持长时间的稳定性能。
(2)高吞吐量:即使是非常普通的硬件Kafka也可以支持每秒数百万的消息。
(3)Partition、Consumer Group
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消息中间件综合对比










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