MQ概念

MQ（Message Queue）消息队列，是基础数据结构中“先进先出”的一种数据机构。指把要传输的数据（消息）放在队列中，用队列机制来实现消息传递——生产者产生消息并把消息放入队列，然后由消费者去处理。消费者可以到指定队列拉取消息，或者订阅相应的队列，由MQ服务端给其推送消息。

MQ的作用

消息队列中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用解耦，异步消息，流量削锋等问题，实现高性能，高可用，可伸缩和最终一致性架构。

应用程序解耦合：一个业务需要多个模块共同实现，或者一条消息有多个系统需要对应处理，只需要主业务完成以后，发送一条MQ，其余模块消费MQ消息，即可实现业务，降低模块之间的耦合。

任务异步处理：主业务执行结束后从属业务通过MQ，异步执行，减低业务的响应时间，提高用户体验。
同步变异步
情景：
电商项目中常有的一个业务场景。用户在线下单之后调用订单服务，订单服务会依次调用短信服务进行短信通知、邮件服务进行邮件通知、下单消息通知完成上述通知之后向用户返回请求结果。如下图所示：

在这里插入图片描述

那么由于整个业务流程是同步进行，因此会暴露两个缺点：
1、同步总耗时长 2、订单服务与其他服务是强耦合
将同步操作更改为异步操作
(1)异步–线程池如下图所示

在这里插入图片描述

用户下单后订单服务在线程池中创建并启动线程任务，每个线程相互不影响每个线程也不会像同步那样需要等待，各自分开独立执行互不影响。这样也能达到异步的操作效果，但是存在以下缺点：
1、自己实现线程池 2、强耦合(线程池实现的代码是需要整合到订单服务中，进而导致订单服务和其他服务并没有解耦)
(2)异步–消息队列MQ如下图

在这里插入图片描述

用户调用订单服务之后，订单服务向MQ发送请求，MQ接收请求后返回结果。至此订单服务和用户之间的请求闭环完成。MQ会去执行后续的步骤，短信服务、邮件服务、消息通知服务等一系列动作。后续的短信服务、邮件服务、消息服务只和MQ发生交集，降低了和订单服务之间的耦合性，达到了解耦的作用也降低了请求时间的消耗。

削峰填谷：高并发情况下，业务异步处理，提供高峰期业务处理能力，避免系统瘫痪。

01.jpg
消息被MQ保存起来了，然后系统就可以按照自己的消费能力来消费，比如每秒1000个数据，这样慢慢写入数据库，这样就不会卡死数据库了。 02.jpg

但是使用了MQ之后，限制消费消息的速度为1000，但是这样一来，高峰期产生的数据势必会被积压在MQ中，高峰就被“削”掉了。但是因为消息积压，在高峰期过后的一段时间内，消费消息的速度还是会维持在1000QPS，直到消费完积压的消息,这就叫做“填谷”

03.jpg

我们将大流量的请求交给消息队列去处理，而消息队列只是接收消息而不处理消息最终的业务实现处理还是交给秒杀服务去完成。所以大量用户请求并没有之间将压力交给秒杀服务而是交给了消息队列。
我可以给消息队列设置限定值当达到限定值将后续操作交由其他服务处理等，那么进而可在消息队列中可以做更多的事情，这样的一个削峰处理有效的保护了秒杀服务，降低了服务挂掉的风险。

MQ的缺点
1、系统可用性降低。依赖服务也多，服务越容易挂掉。需要考虑MQ瘫痪的情况
2、系统复杂性提高。需要考虑消息丢失、消息重复消费、消息传递的顺序性
3、业务一致性。主业务和从属业务一致性的处理

2、消息中间件的组成
2.1 Broker消息服务器，作为server提供消息核心服务
2.2 Producer消息生产者，业务的发起方，负责生产消息传输给broker，
2.3 Consumer消息消费者，业务的处理方，负责从broker获取消息并进行业务逻辑处理
2.4 Topic主题，发布订阅模式下的消息统一汇集地，不同生产者向topic发送消息，由MQ服务器分发到不同的订阅者，实现消息的广播
2.5 Queue队列，PTP模式下，特定生产者向特定queue发送消息，消费者订阅特定的queue完成指定消息的接收
2.6 Message消息体，根据不同通信协议定义的固定格式进行编码的数据包，来封装业务数据，实现消息的传输

3 消息中间件模式分类

3.1 点对点PTP点对点:使用queue作为通信载体
说明：
消息生产者生产消息发送到queue中，然后消息消费者从queue中取出并且消费消息。
消息被消费以后，queue中不再存储，所以消息消费者不可能消费到已经被消费的消息。 Queue支持存在多个消费者，但是对一个消息而言，只会有一个消费者可以消费。
3.2 发布/订阅Pub/Sub发布订阅（广播）：使用topic作为通信载体
说明：
消息生产者（发布）将消息发布到topic中，同时有多个消息消费者（订阅）消费该消息。和点对点方式不同，发布到topic的消息会被所有订阅者消费。

5 消息中间件应用场景
5.1 异步通信
有些业务不想也不需要立即处理消息。消息队列提供了异步处理机制，允许用户把一个消息放入队列，但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少，然后在需要的时候再去处理它们。

5.2 解耦
降低工程间的强依赖程度，针对异构系统进行适配。在项目启动之初来预测将来项目会碰到什么需求，是极其困难的。通过消息系统在处理过程中间插入了一个隐含的、基于数据的接口层，两边的处理过程都要实现这一接口，当应用发生变化时，可以独立的扩展或修改两边的处理过程，只要确保它们遵守同样的接口约束。

5.3 冗余
有些情况下，处理数据的过程会失败。除非数据被持久化，否则将造成丢失。消息队列把数据进行持久化直到它们已经被完全处理，通过这一方式规避了数据丢失风险。许多消息队列所采用的”插入-获取-删除”范式中，在把一个消息从队列中删除之前，需要你的处理系统明确的指出该消息已经被处理完毕，从而确保你的数据被安全的保存直到你使用完毕。

5.4 扩展性
因为消息队列解耦了你的处理过程，所以增大消息入队和处理的频率是很容易的，只要另外增加处理过程即可。不需要改变代码、不需要调节参数。便于分布式扩容。

5.5 过载保护
在访问量剧增的情况下，应用仍然需要继续发挥作用，但是这样的突发流量无法提取预知；如果以为了能处理这类瞬间峰值访问为标准来投入资源随时待命无疑是巨大的浪费。使用消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力，而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃。

5.6 可恢复性
系统的一部分组件失效时，不会影响到整个系统。消息队列降低了进程间的耦合度，所以即使一个处理消息的进程挂掉，加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。

5.7 顺序保证
在大多使用场景下，数据处理的顺序都很重要。大部分消息队列本来就是排序的，并且能保证数据会按照特定的顺序来处理。

5.8 缓冲
在任何重要的系统中，都会有需要不同的处理时间的元素。消息队列通过一个缓冲层来帮助任务最高效率的执行，该缓冲有助于控制和优化数据流经过系统的速度。以调节系统响应时间。

5.9 数据流处理
分布式系统产生的海量数据流，如：业务日志、监控数据、用户行为等，针对这些数据流进行实时或批量采集汇总，然后进行大数据分析是当前互联网的必备技术，通过消息队列完成此类数据收集是最好的选择。

6 消息中间件常用协议
6.1 AMQP协议
AMQP即Advanced Message Queuing Protocol,一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同开发语言等条件的限制。
优点：可靠、通用

6.2 MQTT协议
MQTT（Message Queuing Telemetry Transport，消息队列遥测传输）是IBM开发的一个即时通讯协议，有可能成为物联网的重要组成部分。该协议支持所有平台，几乎可以把所有联网物品和外部连接起来，被用来当做传感器和致动器（比如通过Twitter让房屋联网）的通信协议。
优点：格式简洁、占用带宽小、移动端通信、PUSH、嵌入式系统

6.3 STOMP协议
STOMP（Streaming Text Orientated Message Protocol）是流文本定向消息协议，是一种为MOM(Message Oriented Middleware，面向消息的中间件)设计的简单文本协议。STOMP提供一个可互操作的连接格式，允许客户端与任意STOMP消息代理（Broker）进行交互。
优点：命令模式（非topic\queue模式）

6.4 XMPP协议
XMPP（可扩展消息处理现场协议，Extensible Messaging and Presence Protocol）是基于可扩展标记语言（XML）的协议，多用于即时消息（IM）以及在线现场探测。适用于服务器之间的准即时操作。核心是基于XML流传输，这个协议可能最终允许因特网用户向因特网上的其他任何人发送即时消息，即使其操作系统和浏览器不同。
优点：通用公开、兼容性强、可扩展、安全性高，但XML编码格式占用带宽大

6.5 其他基于TCP/IP自定义的协议
有些特殊框架（如：redis、kafka、zeroMq等）根据自身需要未严格遵循MQ规范，而是基于TCP\IP自行封装了一套协议，通过网络socket接口进行传输，实现了MQ的功能。

主要的MQ产品

主要的MQ产品包括：RabbitMQ、ActiveMQ、RocketMQ、ZeroMQ、Kafka、IBM WebSphere 等。

• ActiveMQ：基于JMS
• ZeroMQ：基于C语言开发
• RabbitMQ：基于AMQP协议，erlang语言开发，稳定性好
• RocketMQ：基于JMS，阿里巴巴产品

• Kafka：类似MQ的产品；分布式消息系统，高吞吐量

  
  image.png