分布式通信：消息队列

什么是消息队列？

队列是一种具有先进先出特点的数据结构，消息队列是基于队列实现的、存储具有特定格式的消息数据。消息以特定格式放入这个队列的尾部后直接返回，不需要系统马上处理，之后有其他进程从队列头部开始读取消息，按照消息放入顺序逐一处理。

引入消息队列的好处是可以提升响应速度，实现组件之间的解耦。

消息队列的工作原理

消息队列模式包括3个核心部分：

• 生产者，产生消息或者数据，并将其插入到消息队列中。
• 消息队列，一种具有先进先出特点的数据结构，用来存储消息。
• 消费者，从消息队列中获取消息，进行相关处理。

生产者将发送的消息插入到消息队列，称为入队，消费者从消息队列中按照顺序取出消息进行处理，称为出队。

RocketMQ工作原理

RocketMQ的架构图如下所示。

19-RocketMQ.png

RocketMQ架构包括4部分：

• NameServer Cluster，它和Kafka中的ZooKeeper类似，提供分布式服务的协同和管理功能，主要是和Broker相关的信息，包括有哪些Broker、Broker地址和状态等，以方便生产者基于它来发布消息，消费者基于它来获取消息。
• Producer Cluster，负责接收用户数据，然后将数据发布到消息队列Broker Cluster。一般采用集群方式部署，这样可以1）多个Producer并发接收用户输入数据，提升系统效率，2）增加可靠性。
• Consumer Cluster，负责从Broker中获取消息进行消费。一般也是采用集群方式部署，这样可以提升消费者的消费能力，避免消息溢出或者丢弃。
• Broker Cluster，负责存储Producer Cluster发布的消息，并供消费者消费。Broker Cluster中的每个Broker都进行了主从设计，即每个Broker分为Broker Master和Broker Slave，Master既可以写也可以读，Slave不可以写只可以读，Broker Master会把接收到的消息同步给Broker Slave，以实现数据备份，一旦Broker Master崩溃，可以切换到Broker Slave继续提供服务，这样就提高了系统可靠性。

在Broker Cluster中，消息的存储采用主题（Topic）+ 消息队列（Queue）的方式实现。

RocketMQ中的主题是一个逻辑概念，一个主题可以分区，分布在不同的Broker上，每个Broker只有该主题的部分数据。每个主题分区中，队列的数量可以不同，由用户在创建主题时指定。队列是资源分配的基本单元，消息进行存储时会存放到相应主题的分区中。

RocketMQ的工作流程如下：

1. 首先启动NameServer，然后启动Broker。Broker启动后，会主动找NameServer建立连接，并将自己的信息注册到NameServer上。注册完毕后，Broker会定期给NameServer发送心跳包，心跳包中除了状态信息外，还可以包括Broker当前存储的数据信息。
2. 创建主题，并确定这个主题的数据存储到哪些Broker上。
3. 当Producer生产消息发送到主题时，需要先到NameServer查询该主题存放在哪些Broker中，获取到Broker信息后，将消息发送给这些Broker进行存储。
4. Consumer要从主题消费消息，也需要首先到NameServer查询一下该主题的消息存储在哪些Broker上，然后去相应的Broker获取消息进行消费。

消息队列模式是根据消费者需求到消息队列获取数据进行消费的，消费者只需要知道消息队列地址，消息队列中心无需提前知道消费者信息。因此，消息队列模式比较适合消费者为临时用户的场景。

发布订阅模式和消息队列模式的区别

首先，从实现解耦的数据结构看：

• 发布订阅模式采用了消息中心，消息队列模式采用了消息队列，它们都是用来存储生产者发布的数据，都有Topic、Broker等概念。
• 发布订阅采用map或者数组等方式存储数据，消息队列采用队列结构来存储数据。

其次，从实现解耦方式来看：

• 消息队列模式中，生产者发布数据到消息队列中心，消息队列中心会存储数据，等待消费者按需获取数据，这样生产者就不需要和消费者进行直接通信，实现了生产者和消费者的解耦。
• 发布订阅模式中，消费者需要提前向消息中心订阅自己感兴趣的数据，当生产者发布数据到消息中心后，消息中心根据订阅者订阅信息讲数据主动推送给消费者，实现了生产者和消费者的解耦。

消息队列中的消息，可以被设置只消费一次、至少消费一次或者最多消费一次。