訊息佇列(一)

universe_ant發表於2016-10-13

一、訊息佇列概述

訊息佇列中介軟體是分散式系統中重要的元件，主要解決應用耦合、非同步訊息、流量削峰等問題。實現高效能、高可用、可伸縮和最終一致性架構，是大型分散式系統不可缺少的中介軟體。

目前生產環境中，使用較多的訊息佇列有ActiveMQ、RabbitMQ、ZeroMQ、Kafka、MetaMQ、RocketMQ等。

二、訊息佇列應用場景

以下介紹訊息佇列在實際應用中常用的使用場景。非同步處理、應用解耦、流量削峰和訊息通訊四個場景。

2.1非同步處理

場景說明：使用者註冊後，需要傳送郵件和註冊簡訊。傳統的做法有兩種：1、序列的方式；2、並行的方式。

(1)序列方式：將註冊資訊寫入資料庫成功後，傳送註冊郵件，再傳送註冊簡訊。以上三個任務全部完成後，返回給客戶端。

(2)並行方式：將註冊資訊寫入資料庫成功後，傳送註冊郵件的同時，傳送註冊簡訊。以上三個任務完成後，返回給客戶端。與序列的差別是，並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，不考慮網路等其他開銷，則序列方式的時間是1150毫秒，並行的時間可能是100毫秒。

因為CPU在單位時間裡處理的請求數是一定的，假設CPU在1秒內吞吐量是100次，則序列方式1秒CPU可處理的請求量是7次(1000/150)，並行方式處理的請求量是10次(1000/100)。

小結：如以上案例描述，傳統的方式系統的效能(併發量、吞吐量、響應時間)會有瓶頸，如何解決這個問題呢？

引入訊息佇列，將不是必須的業務邏輯，非同步處理。改造後的架構如下：

按照以上約定，使用者的響應時間相當於是註冊資訊寫入資料庫的時間，也就是50毫秒。註冊郵件、傳送簡訊寫入訊息佇列後，直接返回，因為寫入訊息佇列的速度很快，基本可以忽略，因此使用者的響應時間可能是50毫秒。因此架構改變後，系統的吞吐量提高到20每秒20QPS，比序列提高了3倍，比並行提高了2倍。

2.2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，訂單系統呼叫庫存系統的介面。如下圖：

傳統模式的缺點：

如何解決以上問題呢？引入應用訊息佇列後的方案，如下圖：

訂單系統：使用者下單後，訂單系統完成持久化處理，將訊息寫入訊息佇列，返回使用者訂單下單成功。
庫存系統：訂閱下單的訊息，採用拉/推的方式，獲取下單資訊，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，也不會影響正常下單後，因為下單後，訂單系統寫入訊息佇列就不再關心其他的後續操作了。於是，實現了訂單系統與庫存系統的應用解耦。

2.3流量削峰

流量削峰也是訊息佇列中的常用場景，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，導致流量暴增，應用掛掉。為解決這個問題，一般需要在應用前端加入訊息佇列。

這樣做有以下好處：