消息队列5个应用场景

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,流量削峰等问题,实现高性能、高可用、可伸缩和最终一致性架构,使用较多的消息队列有ActiveMQ、RabbitMQ、ZeroMQ、Kafka、MetaMQ、RocketMQ。

消息队列应用场景

异步处理

场景说明:用户注册后,需要发送注册邮件和注册短信,传统的做法有两种,串行的方式和并行的方式。

串行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,在发送注册短信,以上三个任务全部完成后,返回给用户。

并行的方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件的同时,发送注册短信,以上三个任务完成后,返回给客户端。与串行的差别是,并行的方式可以提高处理的时间。

假设三个业务节点每个使用50毫秒,不考虑网络等其他开销,则串行方式时间是150毫秒,并行的时间是100毫秒。

因为CPU在单位时间内处理的请求数是一定的,假设CPU1秒内的吞吐量是100次。则串行方式1秒内CPU可处理的请求量是7次(1000/150)。并行方式处理的请求是10(1000/100)次。

如以上案例描述,传统的方式系统的性能(并发量,吞吐量,响应时间)会有瓶颈,如何解决呢?

引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理,改造后如下

按照以上约定,用户的响应时间想当与是注册信息写入数据库的时间,也就是50毫秒。注册邮件,发送短信写入消息队列后,直接返回,因此写入消息队列的速度很快,基本可以忽略,因此用户的响应时间可能就是50毫秒。因此架构改变后,系统的吞吐量提高到每秒20QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了2倍。

应用解耦

场景说明:用户下单后,订单系统需要通知库存系统。传统的做法是,订单系统调用库存系统的接口。如下图:

缺点:假如库存系统无法访问,则订单减库存将失败,从而导致订单失败,订单系统与库存系统存在耦合

解决:引入应用消息队列

订单系统:用户下单后,订单系统完成持久化处理,将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功。

库存系统:订阅下单的消息,采用拉/推的方式,获取下单信息,库存系统根据下单信息,进行库存操作。

假如:在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单,因为下单后,订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦。

流量削峰

流量削峰也是消息队列中常用的场景,一般在秒杀或团抢活动中使用广泛。

应用场景:秒杀活动,一般会因为流量过大,导致流量暴增,应用挂掉。为解决这个问题,一般需要在应用前端假如消息队列。

可以控制活动的人数,可以缓解短时间内高流量压垮应用。

用户的请求,服务器接收到后先写入消息队列。假如消息队列长度超过最大数量,则直接抛弃用户请求或跳转到错误的页面。

秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理。

日志处理

日志处理是指将消息ui列用在日志处理中,比如Kafka的应用,解决大量日志传输的问题。架构简化如下:

日志采集客户端,负责日志数据采集,定时写入Kafka队列;Kafak消息队列,负责日志数据的接收,存储和转发;日志处理应用:订阅并消费kafaka队列中的日志数据。

以下是新浪kafka日志处理应用案例:

Kafka:接收用户日志的消息队列;

Logstach:做日志解析,统一成JSON传输给Elasticsearch;

Elasticsearch:实时日志分析服务的核心技术,一个schemaless,实时的数据存储服务,通过index组织数据,兼具强大的搜索和统计功能。

Kibaba:基于Elasticsearch的数据可视化组件,超强的数据可视化能力

消息通讯

消息通讯是指,消息队列一般都内置了高效的通信机制,因此也可以用在纯的消息通讯,比如实现点对点消息队列,或者聊天室等。

客户端A,客户端B,客户端N订阅同一主题,进行消息发布和接收。实现类似聊天室效果。

实战用redis实现简单的发布/订阅

场景:两台tomcat做集群,配置文件不同时生效的问题

<bean id="messageContainer"
    class="org.springframework.data.redis.listener.RedisMessageListenerContainer"
    destroy-method="destroy">
    <property name="connectionFactory" ref="jedisConnectionFactory" />
    <property name="messageListeners">
        <map>
            <entry key-ref="subService">
                <ref bean="channelTopic" />
            </entry>
        </map>
    </property>
</bean>
<bean id="channelTopic" class="org.springframework.data.redis.listener.ChannelTopic">
    <constructor-arg value="server:topic" />
</bean>

@Service
public class PubServiceImpl implements PubService {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(PubService.class);

    @Autowired
    private RedisTemplate<String, String> redisTemplate;

    private String channelTopic = "server:topic";

    public void publish(String str) {
        //String str = JsonUtils.toJson(message);
        logger.error("Publish message:" + str + ", topic:" + channelTopic);
        redisTemplate.convertAndSend(channelTopic, str);
    }

    public void publish(Map<String, Object> message) {
        String str = JsonUtils.toJson(message);
        logger.error("Publish message:" + str + ", topic:" + channelTopic);
        redisTemplate.convertAndSend(channelTopic, str);
    }
}

@Service("subService")
public class SubServiceImpl implements MessageListener {

    private static final Logger logger = Logger.getLogger(SubServiceImpl.class);

    @Autowired
    private ChannelTopic channelTopic;

    @Override
    public void onMessage(Message message, byte[] pattern) {
        String str = message.toString();
        logger.error("Subscribe message:" + str + ", topic:" + channelTopic.getTopic());
        try {
            String type =  m.getType();
            if ("config".equals(type)) {
                System.out.println("接收到消息,doSomething========");
            }else if("me".equals(type)){
                System.out.println("接收到消息,doSomething========");
            }else{
                System.out.println("接收到消息,doSomething========");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}