【消息中间件MQ系列】消息队列之ActiveMQ、RocketMQ、RabbitMQ、Kafka不得不说的秘密

蔚落 2023-06-30 02:20 20阅读 0赞

## 热门系列： ##

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## **目录** ##

1.消息队列/消息中间件介绍

1.1 消息中间件是什么

1.1.1 消息中间件的组成

1.2 消息中间件能干什么

1.3 消息中间件怎么用

1.3.1 消息传递模式

1.3.2 消息中间件种类

1.3.3 各类消息中间件的具体使用操作

2.各类MQ实现原理

3.总结

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## 1.消息队列/消息中间件介绍 ##

对于消息中间件（消息队列）想必做IT行业的技术人员，一般都略有耳闻。但是对于它的具体含义或是使用原理，也许就是层次不齐了。今天，就带着学习和复习的心态，一起捋一捋消息中间件的那些个事儿。

首先，我们先来一击灵魂三拷问：**消息中间件是什么？能干什么？怎么干？**

## **1.1 消息中间件是什么** ##

**消息中间件**：是利用**高效可靠的消息传递机制进行异步的数据传输，并基于数据通信进行分布式系统的集成**。通过提供消息队列模型和消息传递机制，可以在分布式环境下扩展进程间的通信。

我个人理解：消息中间件就是一个具有接受和发布消息集于一体的消息器，而这个消息器还具有保证消息有序性，分发，数据存储等多种特性。

### 1.1.1 消息中间件的组成 ###

> **Broker**：消息服务器，作为server提供消息核心服务
> 
> **Exchange**：消息交换机,它指定消息按什么规则,路由到哪个队列。
> 
> **Producer**：消息生产者，业务的发起方，负责生产消息传输给broker，
> 
> **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
> 
> **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
> 
> **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
> 
> **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

## 1.2 **消息中间件能干什么** ##

>  *  数据的异步通信，开发人员不需要考虑网络协议和远程调用的问题
>  *  系统业务解耦。分布系统之间，不必直接强依赖
>  *  消息数据入队出队，流量削峰
>  *  跨平台跨语种的消息通讯
>  *  可做缓冲等

## 1.3 **消息中间件怎么用** ##

### **1.3.1 **消息传递模式 ###

消息中间件一般分为两种消息传递模式：**点对点模式 | 发布/订阅模式**

> **点对点模式：**消息生产者将消息发送到队列中，消息消费者从队列中接收消息。消息可以在队列中进行异步传输。

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**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。

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> **发布/订阅模式：**发布订阅模式是通过一个内容节点来发布和订阅消息，这个内容节点称为主题（topic），消息发布者将消息发布到某个主题，消息订阅者订阅这个主题的消息，主题相当于一个中介。主题是的消息的发布与订阅相互独立，不需要进行基础即可保证消息的传递，发布/订阅模式在消息的一对多广播是采用。

### ![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3l5MzM5NDUyNjg5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][] ###

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。

**两种模式的区别：**

*  queue实现了负载均衡，将producer生产的消息发送到消息队列中，由多个消费者消费。但一个消息只能被一个消费者接受，当没有消费者可用时，这个消息会被保存直到有一个可用的消费者。 
 *  topic实现了发布和订阅，当你发布一个消息，所有订阅这个topic的服务都能得到这个消息，所以从1到N个订阅者都能得到一个消息的拷贝。

### 1.3.2 消息中间件种类 ###

### **①RocketMQ** ###

> 阿里系下开源的一款分布式、队列模型的消息中间件，原名Metaq，3.0版本名称改为RocketMQ，是阿里参照kafka设计思想使用java实现的一套mq。同时将阿里系内部多款mq产品（Notify、metaq）进行整合，只维护核心功能，去除了所有其他运行时依赖，保证核心功能最简化，在此基础上配合阿里上述其他开源产品实现不同场景下mq的架构，目前主要多用于订单交易系统。
> 
> 具有以下特点：
> 
>  *  能够保证严格的消息顺序
>  *  提供针对消息的过滤功能
>  *  提供丰富的消息拉取模式
>  *  高效的订阅者水平扩展能力
>  *  实时的消息订阅机制
>  *  亿级消息堆积能力
> 
> ### 优点 ###
> 
> 1.  单机支持1万以上持久化队列；
> 2.  RocketMQ的所有消息都是持久化的，先写入系统PAGECACHE，然后刷盘，可以保证内存与磁盘都有一份数据，而访问时，直接从内存读取。
> 3.  模型简单，接口易用（JMS的接口很多场合并不太实用）；
> 4.  性能非常好，可以允许大量堆积消息在Broker中；
> 5.  支持多种消费模式，包括集群消费、广播消费等；
> 6.  各个环节分布式扩展设计，支持主从和高可用；
> 7.  开发度较活跃，版本更新很快。
> 
> ### 缺点 ###
> 
> 1.  支持的 客户端语言不多，目前是Java及C++，其中C++还不成熟；
> 2.  RocketMQ社区关注度及成熟度也不及rabbitMQ等；
> 3.  没有Web管理界面，提供了一个 CLI (命令行界面) 管理工具带来查询、管理和诊断各种问题；
> 4.  没有在MQ核心里实现JMS等接口；

### **②RabbitMQ** ###

> 使用Erlang编写的一个开源的消息队列，本身支持很多的协议：AMQP，XMPP, SMTP,STOMP，也正是如此，使的它变的非常重量级，更适合于企业级的开发。同时实现了Broker架构，核心思想是生产者不会将消息直接发送给队列，消息在发送给客户端时先在中心队列排队。对路由(Routing)，负载均衡(Load balance)、数据持久化都有很好的支持。多用于进行企业级的ESB整合。
> 
> ### 优点 ###
> 
> 1.  由于Erlang语言的特性，消息队列性能较好，支持高并发；
> 2.  健壮、稳定、易用、跨平台、支持多种语言、文档齐全；
> 3.  有消息确认机制和持久化机制，可靠性高；
> 4.  高度可定制的路由；
> 5.  管理界面较丰富，在互联网公司也有较大规模的应用，社区活跃度高。
> 
> ### 缺点 ###
> 
> 1.  尽管结合 Erlang 语言本身的并发优势，性能较好，但是不利于做二次开发和维护；
> 2.  实现了代理架构，意味着消息在发送到客户端之前可以在中央节点上排队。此特性使得RabbitMQ易于使用和部署，但是使得其运行速度较慢，因为中央节点 增加了延迟，消息封装后也比较大；需要学习比较复杂的接口和协议，学习和维护成本较高。

## ##

### **③ActiveMQ** ###

> Apache下的一个子项目。使用Java完全支持JMS1.1和J2EE 1.4规范的 JMS Provider实现，少量代码就可以高效地实现高级应用场景。可插拔的传输协议支持，比如：in-VM, TCP, SSL, NIO, UDP, multicast, JGroups and JXTA transports。RabbitMQ、ZeroMQ、ActiveMQ均支持常用的多种语言客户端 C++、Java、.Net,、Python、 Php、 Ruby等。
> 
> ### 优点 ###
> 
> 1.  跨平台(JAVA编写与平台无关，ActiveMQ几乎可以运行在任何的JVM上)；
> 2.  可以用JDBC：可以将数据持久化到数据库。虽然使用JDBC会降低ActiveMQ的性能，但是数据库一直都是开发人员最熟悉的存储介质；
> 3.  支持JMS规范：支持JMS规范提供的统一接口;
> 4.  支持自动重连和错误重试机制；
> 5.  有安全机制：支持基于shiro，jaas等多种安全配置机制，可以对Queue/Topic进行认证和授权；
> 6.  监控完善：拥有完善的监控，包括WebConsole，JMX，Shell命令行，Jolokia的RESTful API；
> 7.  界面友善：提供的WebConsole可以满足大部分情况，还有很多第三方的组件可以使用，比如hawtio；
> 
> ### 缺点 ###
> 
> 1.  社区活跃度不及RabbitMQ高；
> 2.  根据其他用户反馈，会出莫名其妙的问题，会丢失消息；
> 3.  目前重心放到activemq6.0产品Apollo，对5.x的维护较少；
> 4.  不适合用于上千个队列的应用场景；

### **④Kafka** ###

> Apache下的一个子项目，使用scala实现的一个高性能分布式Publish/Subscribe消息队列系统，具有以下特性：
> 
>  *  快速持久化：通过磁盘顺序读写与零拷贝机制，可以在O(1)的系统开销下进行消息持久化；
>  *  高吞吐：在一台普通的服务器上既可以达到10W/s的吞吐速率；
>  *  高堆积：支持topic下消费者较长时间离线，消息堆积量大；
>  *  完全的分布式系统：Broker、Producer、Consumer都原生自动支持分布式，依赖zookeeper自动实现复杂均衡；
>  *  支持Hadoop数据并行加载：对于像Hadoop的一样的日志数据和离线分析系统，但又要求实时处理的限制，这是一个可行的解决方案。
> 
> ### 优点 ###
> 
> 1.  客户端语言丰富：支持Java、.Net、PHP、Ruby、Python、Go等多种语言；
> 2.  高性能：单机写入TPS约在100万条/秒，消息大小10个字节；
> 3.  提供完全分布式架构，并有replica机制，拥有较高的可用性和可靠性，理论上支持消息无限堆积；
> 4.  支持批量操作；
> 5.  消费者采用Pull方式获取消息。消息有序，通过控制能够保证所有消息被消费且仅被消费一次；
> 6.  有优秀的第三方KafkaWeb管理界面Kafka-Manager；
> 7.  在日志领域比较成熟，被多家公司和多个开源项目使用。
> 
> ### 缺点 ###
> 
> 1.  Kafka单机超过64个队列/分区时，Load时会发生明显的飙高现象。队列越多，负载越高，发送消息响应时间变长；
> 2.  使用短轮询方式，实时性取决于轮询间隔时间；
> 3.  消费失败不支持重试；
> 4.  支持消息顺序，但是一台代理宕机后，就会产生消息乱序；
> 5.  社区更新较慢。
> 
>

## ##

### **⑤Redis** ###

> 使用C语言开发的一个Key-Value的NoSQL数据库，开发维护很活跃，虽然它是一个Key-Value数据库存储系统，但它本身支持MQ功能，所以完全可以当做一个轻量级的队列服务来使用。对于RabbitMQ和Redis的入队和出队操作，各执行100万次，每10万次记录一次执行时间。测试数据分为128Bytes、512Bytes、1K和10K四个不同大小的数据。实验表明：入队时，当数据比较小时Redis的性能要高于RabbitMQ，而如果数据大小超过了10K，Redis则慢的无法忍受；出队时，无论数据大小，Redis都表现出非常好的性能，而RabbitMQ的出队性能则远低于Redis。

下面对主流的四大消息中间件做一个对比图展示：

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# 适用场景 #

## 从公司基础建设力量角度 ##

1.  中小型软件公司，建议选RabbitMQ，一方面，erlang语言天生具备高并发的特性，而且他的管理界面用起来十分方便。他的弊端也在这里，虽然RabbitMQ是开源的，然而国内有几个能定制化开发erlang的程序员呢？所幸，RabbitMQ的社区十分活跃，可以解决开发过程中遇到的bug，这点对于中小型公司来说十分重要。不考虑RocketMQ和kafka的原因是，一方面中小型软件公司不如互联网公司，数据量没那么大，选消息中间件，应首选功能比较完备的，所以kafka排除。不考虑RocketMQ的原因是，RocketMQ是阿里出品，如果阿里放弃维护RocketMQ，中小型公司一般抽不出人来进行RocketMQ的定制化开发，因此不推荐。
2.  大型软件公司，根据具体使用在RocketMQ和kafka之间二选一。一方面，大型软件公司，具备足够的资金搭建分布式环境，也具备足够大的数据量。针对RocketMQ,大型软件公司也可以抽出人手对RocketMQ进行定制化开发，毕竟国内有能力改JAVA源码的人，还是相当多的。至于kafka，根据业务场景选择，如果有日志采集功能，肯定是首选kafka了。

## 从业务场景角度出发 ##

1.  RocketMQ定位于非日志的可靠消息传输（日志场景也OK），目前RocketMQ在阿里集团被广泛应用在订单，交易，充值，流计算，消息推送，日志流式处理，binglog分发等场景。
2.  Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统，目前归属于Apache定级项目。Kafka主要特点是基于Pull的模式来处理消息消费，追求高吞吐量，一开始的目的就是用于日志收集和传输。0.8版本开始支持复制，不支持事务，对消息的重复、丢失、错误没有严格要求，适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。
3.  RabbitMQ是使用Erlang语言开发的开源消息队列系统，基于AMQP协议来实现。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。AMQP协议更多用在企业系统内，对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景，对性能和吞吐量的要求还在其次。

### 1.3.3 各类消息中间件的具体使用操作 ###

activeMQ使用参考：[https://blog.csdn.net/liuyuanq123/article/details/79109218][https_blog.csdn.net_liuyuanq123_article_details_79109218]

rabbitMQ使用参考：[https://www.cnblogs.com/vipstone/p/9275256.html][https_www.cnblogs.com_vipstone_p_9275256.html]

rocketMQ使用参考：[https://blog.csdn.net/zhangcongyi420/article/details/82593982][https_blog.csdn.net_zhangcongyi420_article_details_82593982]

kafka使用参考：[https://blog.csdn.net/tangdong3415/article/details/53432166][https_blog.csdn.net_tangdong3415_article_details_53432166]

# 2.各类MQ实现原理 #

**本篇主要针对各类MQ之间的对比说明，所以对于具体操作和各自原理实现，本篇就不一一列举了**

activeMQ原理篇参考：[https://www.jianshu.com/p/3a29b032827a][https_www.jianshu.com_p_3a29b032827a]

rabbitMQ原理篇参考：[https://blog.csdn.net/maihilton/article/details/80928661][https_blog.csdn.net_maihilton_article_details_80928661]

rocketMQ原理参考：[https://blog.csdn.net/qq\_27641935/article/details/86539980][https_blog.csdn.net_qq_27641935_article_details_86539980]

kafka原理篇参考：[https://blog.csdn.net/lp284558195/article/details/80297208][https_blog.csdn.net_lp284558195_article_details_80297208]

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# 3.总结 #

个人认为，虽然消息中间件的种类很多，远不止我上面介绍的这几种。但上面分享的，都可谓目前行业中的主流。其实并不用每一种都会用且十分了解，但精通一种主流的消息中间件是必须的。所谓通而不精，其间也都是大同小异，所以精通一种，也就基本可达到触类旁通的效果。

> ### 本博客皆为学习、分享、探讨为本，欢迎各位朋友评论、点赞、收藏、关注，一起加油！ ###

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[MQ_RabbitMQ_SpringBoot]: https://blog.csdn.net/yy339452689/article/details/104051062
[Link 1]: https://blog.csdn.net/yy339452689/article/details/109314083
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[https_blog.csdn.net_liuyuanq123_article_details_79109218]: https://blog.csdn.net/liuyuanq123/article/details/79109218
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