一、消息队列的特性

业务无关,一个具有普适性质的消息队列组件不需要考虑上层的业务模型,只做好消息的分发就可以了,上层业务的不同模块反而需要依赖消息队列所定义的规范进行通信。

FIFO,先投递先到达的保证是一个消息队列和一个buffer的本质区别。

容灾,对于普适的消息队列组件来说,节点的动态增删和消息的持久化,都是支持其容灾能力的重要基本特性。当然,这个特性对于游戏服务器中大部分应用中的消息队列来说不是必须的,这个也是跟应用情景有关的,很多时候没有这种持久化的需求。

性能,这个不必多说了,消息队列的吞吐量上去了,整个系统的内部通信效率也会有提高。

二、为什么需要消息队列?

当系统中出现“生产“和“消费“的速度或稳定性等因素不一致的时候,就需要消息队列,作为抽象层,弥合双方的差异。“ 消息 ”是在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。消息被发送到队列中,“ 消息队列 ”是在消息的传输过程中保存消息的容器 。

举几个例子

1)业务系统触发短信发送申请,但短信发送模块速度跟不上,需要将来不及处理的消息暂存一下,缓冲压力。就可以把短信发送申请丢到消息队列,直接返回用户成功,短信发送模块再可以慢慢去消息队列中取消息进行处理。

2)调远程系统下订单成本较高,且因为网络等因素,不稳定,攒一批一起发送。

3)任务处理类的系统,先把用户发起的任务请求接收过来存到消息队列中,然后后端开启多个应用程序从队列中取任务进行处理。

三、使用消息队列有什么好处?

3.1、提高系统响应速度

使用了消息队列,生产者一方,把消息往队列里一扔,就可以立马返回,响应用户了。无需等待处理结果。

处理结果可以让用户稍后自己来取,如医院取化验单。也可以让生产者订阅(如:留下手机号码或让生产者实现listener接口、加入监听队列),有结果了通知。获得约定将结果放在某处,无需通知。

3.2、提高系统稳定性

考虑电商系统下订单,发送数据给生产系统的情况。电商系统和生产系统之间的网络有可能掉线,生产系统可能会因维护等原因暂停服务。如果不使用消息队列,电商系统数据发布出去,顾客无法下单,影响业务开展。两个系统间不应该如此紧密耦合。应该通过消息队列解耦。同时让系统更健壮、稳定。

异步化、解耦、消除峰值

以上三点其实可以用一个例子来解释——设想有一款MMO游戏,没有人肉写的缓存层或者ORM,所有逻辑节点都直连MySQL,逻辑节点内除了要关注场景、战斗、交互等复杂逻辑以外,还要有个拼SQL语句的模块,想想简直是蛋疼。先考虑一下这样设计的弊端所在:

  1. 逻辑节点与Db的交互会有大量IO,即使把与Db交互的模块耦合在逻辑节点内,其实现对你来说是黑盒,如果内部是同步实现的,那就直接卡你游戏主逻辑,就因为一次存盘操作,玩家们都掉线了,服务器也可以关掉了。
  2. 那么我们改进一下,针对1的情况,可以把这个模块做到一个线程里挂在逻辑节点上。这样其实逻辑节点跟这个Db前端模块的交互就会基于一个比较原始的消息队列。但是这样还有一个坏处,那就是这两种任务一种是计算密集的(玩家的逻辑处理)、一种是IO密集的(只负责写入读取MySQL),搞到一个节点中,扩展起来会非常麻烦,而且耦合度太高。比如说现在发现场景放单节点上有瓶颈,要按场景分节点,那么这种挂在上面的数据模块怎么跟其他场景的交互呢?
  3. 峰值的问题。在分布式系统中,一次分布式事务关联的是多个节点,其中每一个节点出现问题都会成为整个事务处理流程中的瓶颈。如果逻辑节点与数据库之间没有一个起到缓冲作用的节点,那就是每次操作都要访问数据库,对于MMO来说,一个玩家上线load几百K数据,一个服10万个玩家上线已经足够搞垮一个mysql节点了。如果直接搞垮还是比较好的结果,至少是前面的玩家确实登录上去了并且可以正常游戏,后面的玩家登录不上。但是很可惜,十年前开始流行的C10K说法就是在讲:并发量上来之后,会造成chain reaction,大量的并发不会直接挂掉你的mysql节点,但是会拖慢速度,降低吞吐量,一个玩家的请求由于处理时间太长,导致玩家放弃重试,但是对于后端来说,对该玩家之前的处理过程消耗的资源就全部浪费了,陷入恶性循环。

所以,这种情景下,一个介于逻辑节点和db节点之间的缓存节点就是理所当然的事情了。这个缓存节点其实很多时候也可以看作是一个更复杂的消息队列节点。

 

面试题

  • 为什么使用消息队列?
  • 消息队列有什么优点和缺点?
  • Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 都有什么区别,以及适合哪些场景?

面试官心理分析

其实面试官主要是想看看:

  • 第一,你知不知道你们系统里为什么要用消息队列这个东西?

    不少候选人,说自己项目里用了 Redis、MQ,但是其实他并不知道自己为什么要用这个东西。其实说白了,就是为了用而用,或者是别人设计的架构,他从头到尾都没思考过。

    没有对自己的架构问过为什么的人,一定是平时没有思考的人,面试官对这类候选人印象通常很不好。因为面试官担心你进了团队之后只会木头木脑的干呆活儿,不会自己思考。

  • 第二,你既然用了消息队列这个东西,你知不知道用了有什么好处&坏处?

    你要是没考虑过这个,那你盲目弄个 MQ 进系统里,后面出了问题你是不是就自己溜了给公司留坑?你要是没考虑过引入一个技术可能存在的弊端和风险,面试官把这类候选人招进来了,基本可能就是挖坑型选手。就怕你干 1 年挖一堆坑,自己跳槽了,给公司留下无穷后患。

  • 第三,既然你用了 MQ,可能是某一种 MQ,那么你当时做没做过调研?

    你别傻乎乎的自己拍脑袋看个人喜好就瞎用了一个 MQ,比如 Kafka,甚至都从没调研过业界流行的 MQ 到底有哪几种。每一个 MQ 的优点和缺点是什么。每一个 MQ 没有绝对的好坏,但是就是看用在哪个场景可以扬长避短,利用其优势,规避其劣势

    如果是一个不考虑技术选型的候选人招进了团队,leader 交给他一个任务,去设计个什么系统,他在里面用一些技术,可能都没考虑过选型,最后选的技术可能并不一定合适,一样是留坑。

面试题剖析

为什么使用消息队列

其实就是问问你消息队列都有哪些使用场景,然后你项目里具体是什么场景,说说你在这个场景里用消息队列是什么?

面试官问你这个问题,期望的一个回答是说,你们公司有个什么业务场景,这个业务场景有个什么技术挑战,如果不用 MQ 可能会很麻烦,但是你现在用了 MQ 之后带给了你很多的好处。

先说一下消息队列常见的使用场景吧,其实场景有很多,但是比较核心的有 3 个:解耦异步削峰

解耦

看这么个场景。A 系统发送数据到 BCD 三个系统,通过接口调用发送。如果 E 系统也要这个数据呢?那如果 C 系统现在不需要了呢?A 系统负责人几乎崩溃......
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在这个场景中,A 系统跟其它各种乱七八糟的系统严重耦合,A 系统产生一条比较关键的数据,很多系统都需要 A 系统将这个数据发送过来。A 系统要时时刻刻考虑 BCDE 四个系统如果挂了该咋办?要不要重发,要不要把消息存起来?头发都白了啊!

如果使用 MQ,A 系统产生一条数据,发送到 MQ 里面去,哪个系统需要数据自己去 MQ 里面消费。如果新系统需要数据,直接从 MQ 里消费即可;如果某个系统不需要这条数据了,就取消对 MQ 消息的消费即可。这样下来,A 系统压根儿不需要去考虑要给谁发送数据,不需要维护这个代码,也不需要考虑人家是否调用成功、失败超时等情况。

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总结:通过一个 MQ,Pub/Sub 发布订阅消息这么一个模型,A 系统就跟其它系统彻底解耦了。

面试技巧:你需要去考虑一下你负责的系统中是否有类似的场景,就是一个系统或者一个模块,调用了多个系统或者模块,互相之间的调用很复杂,维护起来很麻烦。但是其实这个调用是不需要直接同步调用接口的,如果用 MQ 给它异步化解耦,也是可以的,你就需要去考虑在你的项目里,是不是可以运用这个 MQ 去进行系统的解耦。在简历中体现出来这块东西,用 MQ 作解耦。

异步

再来看一个场景,A 系统接收一个请求,需要在自己本地写库,还需要在 BCD 三个系统写库,自己本地写库要 3ms,BCD 三个系统分别写库要 300ms、450ms、200ms。最终请求总延时是 3 + 300 + 450 + 200 = 953ms,接近 1s,用户感觉搞个什么东西,慢死了慢死了。用户通过浏览器发起请求,等待个 1s,这几乎是不可接受的。

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一般互联网类的企业,对于用户直接的操作,一般要求是每个请求都必须在 200 ms 以内完成,对用户几乎是无感知的。

如果使用 MQ,那么 A 系统连续发送 3 条消息到 MQ 队列中,假如耗时 5ms,A 系统从接受一个请求到返回响应给用户,总时长是 3 + 5 = 8ms,对于用户而言,其实感觉上就是点个按钮,8ms 以后就直接返回了,爽!网站做得真好,真快!

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削峰

每天 0:00 到 12:00,A 系统风平浪静,每秒并发请求数量就 50 个。结果每次一到 12:00 ~ 13:00 ,每秒并发请求数量突然会暴增到 5k+ 条。但是系统是直接基于 MySQL 的,大量的请求涌入 MySQL,每秒钟对 MySQL 执行约 5k 条 SQL。

一般的 MySQL,扛到每秒 2k 个请求就差不多了,如果每秒请求到 5k 的话,可能就直接把 MySQL 给打死了,导致系统崩溃,用户也就没法再使用系统了。

但是高峰期一过,到了下午的时候,就成了低峰期,可能也就 1w 的用户同时在网站上操作,每秒中的请求数量可能也就 50 个请求,对整个系统几乎没有任何的压力。

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如果使用 MQ,每秒 5k 个请求写入 MQ,A 系统每秒钟最多处理 2k 个请求,因为 MySQL 每秒钟最多处理 2k 个。A 系统从 MQ 中慢慢拉取请求,每秒钟就拉取 2k 个请求,不要超过自己每秒能处理的最大请求数量就 ok,这样下来,哪怕是高峰期的时候,A 系统也绝对不会挂掉。而 MQ 每秒钟 5k 个请求进来,就 2k 个请求出去,结果就导致在中午高峰期(1 个小时),可能有几十万甚至几百万的请求积压在 MQ 中。

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这个短暂的高峰期积压是 ok 的,因为高峰期过了之后,每秒钟就 50 个请求进 MQ,但是 A 系统依然会按照每秒 2k 个请求的速度在处理。所以说,只要高峰期一过,A 系统就会快速将积压的消息给解决掉。

消息队列有什么优缺点

优点上面已经说了,就是在特殊场景下有其对应的好处解耦异步削峰

缺点有以下几个:

  • 系统可用性降低

    系统引入的外部依赖越多,越容易挂掉。本来你就是 A 系统调用 BCD 三个系统的接口就好了,人 ABCD 四个系统好好的,没啥问题,你偏加个 MQ 进来,万一 MQ 挂了咋整,MQ 一挂,整套系统崩溃的,你不就完了?如何保证消息队列的高可用,可以点击这里查看

  • 系统复杂度提高

    硬生生加个 MQ 进来,你怎么保证消息没有重复消费?怎么处理消息丢失的情况?怎么保证消息传递的顺序性?头大头大,问题一大堆,痛苦不已。

  • 一致性问题

    A 系统处理完了直接返回成功了,人都以为你这个请求就成功了;但是问题是,要是 BCD 三个系统那里,BD 两个系统写库成功了,结果 C 系统写库失败了,咋整?你这数据就不一致了。

所以消息队列实际是一种非常复杂的架构,你引入它有很多好处,但是也得针对它带来的坏处做各种额外的技术方案和架构来规避掉,做好之后,你会发现,妈呀,系统复杂度提升了一个数量级,也许是复杂了 10 倍。但是关键时刻,用,还是得用的。

Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 有什么优缺点?

特性 ActiveMQ RabbitMQ RocketMQ Kafka
单机吞吐量 万级,比 RocketMQ、Kafka 低一个数量级 同 ActiveMQ 10 万级,支撑高吞吐 10 万级,高吞吐,一般配合大数据类的系统来进行实时数据计算、日志采集等场景
topic 数量对吞吐量的影响     topic 可以达到几百/几千的级别,吞吐量会有较小幅度的下降,这是 RocketMQ 的一大优势,在同等机器下,可以支撑大量的 topic topic 从几十到几百个时候,吞吐量会大幅度下降,在同等机器下,Kafka 尽量保证 topic 数量不要过多,如果要支撑大规模的 topic,需要增加更多的机器资源
时效性 ms 级 微秒级,这是 RabbitMQ 的一大特点,延迟最低 ms 级 延迟在 ms 级以内
可用性 高,基于主从架构实现高可用 同 ActiveMQ 非常高,分布式架构 非常高,分布式,一个数据多个副本,少数机器宕机,不会丢失数据,不会导致不可用
消息可靠性 有较低的概率丢失数据 基本不丢 经过参数优化配置,可以做到 0 丢失 同 RocketMQ
功能支持 MQ 领域的功能极其完备 基于 erlang 开发,并发能力很强,性能极好,延时很低 MQ 功能较为完善,还是分布式的,扩展性好 功能较为简单,主要支持简单的 MQ 功能,在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用

综上,各种对比之后,有如下建议:

一般的业务系统要引入 MQ,最早大家都用 ActiveMQ,但是现在确实大家用的不多了,没经过大规模吞吐量场景的验证,社区也不是很活跃,所以大家还是算了吧,我个人不推荐用这个了;

后来大家开始用 RabbitMQ,但是确实 erlang 语言阻止了大量的 Java 工程师去深入研究和掌控它,对公司而言,几乎处于不可控的状态,但是确实人家是开源的,比较稳定的支持,活跃度也高;

不过现在确实越来越多的公司会去用 RocketMQ,确实很不错,毕竟是阿里出品,但社区可能有突然黄掉的风险(目前 RocketMQ 已捐给 Apache,但 GitHub 上的活跃度其实不算高)对自己公司技术实力有绝对自信的,推荐用 RocketMQ,否则回去老老实实用 RabbitMQ 吧,人家有活跃的开源社区,绝对不会黄。

所以中小型公司,技术实力较为一般,技术挑战不是特别高,用 RabbitMQ 是不错的选择;大型公司,基础架构研发实力较强,用 RocketMQ 是很好的选择。

如果是大数据领域的实时计算、日志采集等场景,用 Kafka 是业内标准的,绝对没问题,社区活跃度很高,绝对不会黄,何况几乎是全世界这个领域的事实性规范。

转自:https://www.cnblogs.com/midoujava/p/11488925.html

 

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