消息中间件系列(三)：主流的消息队列中间件有哪些？

消息队列已经逐渐成为企业IT系统内部通信的核心手段。它具有低耦合、可靠投递、广播、流量控制、最终一致性等一系列功能，成为异步RPC的主要手段之一。

当今市面上有很多主流的消息中间件，如老牌的ActiveMQ、RabbitMQ，炙手可热的Kafka，阿里巴巴自主开发的Notify、MetaQ、RocketMQ等。

本文主要探讨主流的消息队列MQ比较，特征，以及典型使用场景。

目前主流的MQ产品

1.ZeroMQ

号称最快的消息队列系统，尤其针对大吞吐量的需求场景。

扩展性好，开发比较灵活，采用C语言实现，实际上只是一个socket库的重新封装，如果做为消息队列使用，需要开发大量的代码。ZeroMQ仅提供非持久性的队列，也就是说如果down机，数据将会丢失。其中，Twitter的Storm中使用ZeroMQ作为数据流的传输。

2.RabbitMQ

结合erlang语言本身的并发优势，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。

性能较好，但是不利于做二次开发和维护。

3.ActiveMQ

历史悠久的开源项目，是Apache下的一个子项目。已经在很多产品中得到应用，实现了JMS1.1规范，可以和spring-jms轻松融合，实现了多种协议，不够轻巧（源代码比RocketMQ多），支持持久化到数据库，对队列数较多的情况支持不好。

4.Redis

做为一个基于内存的K-V数据库，其提供了消息订阅的服务，可以当作MQ来使用，目前应用案例较少，且不方便扩展。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。

5.Kafka/Jafka

Kafka是Apache下的一个子项目，是一个高性能跨语言分布式发布/订阅消息队列系统，而Jafka是在Kafka之上孵化而来的，即Kafka的一个升级版。

具有以下特性：

快速持久化，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；完全的分布式系统，Broker、Producer、Consumer都原生自动支持分布式，自动实现负载均衡；
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。
Kafka通过Hadoop的并行加载机制统一了在线和离线的消息处理。Apache Kafka相对于ActiveMQ是一个非常轻量级的消息系统，除了性能非常好之外，还是一个工作良好的分布式系统。

何时需要消息队列

当你需要使用消息队列时，首先需要考虑它的必要性。

可以使用mq的场景有很多，最常用的几种:

做业务解耦
最终一致性
广播
错峰流控等

反之，如果需要强一致性，关注业务逻辑的处理结果，则RPC显得更为合适。

消息队列使用场景

1.解耦

解耦是消息队列要解决的最本质问题。所谓解耦，简单点讲就是一个事务，只关心核心的流程。而需要依赖其他系统但不那么重要的事情，有通知即可，无需等待结果。换句话说，基于消息的模型，关心的是“通知”，而非“处理”。

举一个例子，关于订单系统，订单最终支付成功之后可能需要给用户发送短信积分什么的，但其实这已经不是我们系统的核心流程了。

如果外部系统速度偏慢（比如短信网关速度不好），那么主流程的时间会加长很多，用户肯定不希望点击支付过好几分钟才看到结果。那么我们只需要通知短信系统“我们支付成功了”，不一定非要等待它立即处理完成。

2.最终一致性

最终一致性指的是两个系统的状态保持一致，要么都成功，要么都失败。

当然有个时间限制，理论上越快越好，但实际上在各种异常的情况下，可能会有一定延迟达到最终一致状态，但最后两个系统的状态是一样的。

业界有一些为“最终一致性”而生的消息队列，如：

Notify（阿里）
QMQ（去哪儿）等

其设计初衷，就是为了交易系统中的高可靠通知。

以一个银行的转账过程来理解最终一致性，转账的需求很简单，如果A系统扣钱成功，则B系统加钱一定成功。反之则一起回滚，像什么都没发生一样。

然而，这个过程中存在很多可能的意外：

A扣钱成功，调用B加钱接口失败。
A扣钱成功，调用B加钱接口虽然成功，但获取最终结果时网络异常引起超时。
A扣钱成功，B加钱失败，A想回滚扣的钱，但A机器down机。

可见，想把这件看似简单的事真正做成，真的不那么容易。

所有跨VM的一致性问题，从技术的角度讲通用的解决方案是：

强一致性，分布式事务，但落地太难且成本太高，后文会具体提到。
最终一致性，主要是用“记录”和“补偿”的方式。在做所有的不确定的事情之前，先把事情记录下来，然后去做不确定的事情，结果可能是：成功、失败或是不确定，“不确定”（例如超时等）可以等价为失败。成功就可以把记录的东西清理掉了，对于失败和不确定，可以依靠定时任务等方式把所有失败的事情重新搞一遍，直到成功为止。
回到刚才的例子，系统在A扣钱成功的情况下，把要给B“通知”这件事记录在库里（为了保证最高的可靠性可以把通知B系统加钱和扣钱成功这两件事维护在一个本地事务里），通知成功则删除这条记录，通知失败或不确定则依靠定时任务补偿性地通知我们，直到我们把状态更新成正确的为止。
整个这个模型依然可以基于RPC来做，但可以抽象成一个统一的模型，基于消息队列来做一个“企业总线”。
具体来说，本地事务维护业务变化和通知消息，一起落地（失败则一起回滚），然后RPC到达broker，在broker成功落地后，RPC返回成功，本地消息可以删除。否则本地消息一直靠定时任务轮询不断重发，这样就保证了消息可靠落地broker。
broker往consumer发送消息的过程类似，一直发送消息，直到consumer发送消费成功确认。
我们先不理会重复消息的问题，通过两次消息落地加补偿，下游是一定可以收到消息的。然后依赖状态机版本号等方式做判重，更新自己的业务，就实现了最终一致性。

最终一致性不是消息队列的必备特性，但确实可以依靠消息队列来做最终一致性的事情。

另外，所有不保证100%不丢消息的消息队列，理论上无法实现最终一致性。好吧，应该说理论上的100%，排除系统严重故障和bug。

像Kafka一类的设计，在设计层面上就有丢消息的可能（比如定时刷盘，如果掉电就会丢消息）。哪怕只丢千分之一的消息，业务也必须用其他的手段来保证结果正确。

2.广播

消息队列的基本功能之一是进行广播。

如果没有消息队列，每当一个新的业务方接入，我们都要联调一次新接口。有了消息队列，我们只需要关心消息是否送达了队列，至于谁希望订阅，是下游的事情，无疑极大地减少了开发和联调的工作量。

比如本文开始提到的产品中心发布产品变更的消息，以及景点库很多去重更新的消息，可能“关心”方有很多个，但产品中心和景点库只需要发布变更消息即可，谁关心谁接入。

3.错峰与流控

试想上下游对于事情的处理能力是不同的。

比如，Web前端每秒承受上千万的请求，并不是什么神奇的事情，只需要加多一点机器，再搭建一些LVS负载均衡设备和Nginx等即可。

但数据库的处理能力却十分有限，即使使用SSD加分库分表，单机的处理能力仍然在万级。由于成本的考虑，我们不能奢求数据库的机器数量追上前端。

这种问题同样存在于系统和系统之间，如短信系统可能由于短板效应，速度卡在网关上（每秒几百次请求），跟前端的并发量不是一个数量级。

但用户晚上个半分钟左右收到短信，一般是不会有太大问题的。如果没有消息队列，两个系统之间通过协商、滑动窗口等复杂的方案也不是说不能实现。

但系统复杂性指数级增长，势必在上游或者下游做存储，并且要处理定时、拥塞等一系列问题。而且每当有处理能力有差距的时候，都需要单独开发一套逻辑来维护这套逻辑。所以，利用中间系统转储两个系统的通信内容，并在下游系统有能力处理这些消息的时候，再处理这些消息，是一套相对较通用的方式。

消息队列使用总结

1.消息队列不是万能的，对于需要强事务保证而且延迟敏感的，RPC是优于消息队列的。

2.对于一些无关痛痒，或者对于别人非常重要但是对于自己不是那么关心的事情，可以利用消息队列去做。

3.支持最终一致性的消息队列，能够用来处理延迟不那么敏感的“分布式事务”场景，而且相对于笨重的分布式事务，可能是更优的处理方式。

4.当上下游系统处理能力存在差距的时候，利用消息队列做一个通用的“漏斗”，在下游有能力处理的时候，再进行分发。

5.如果下游有很多系统关心你的系统发出的通知的时候，果断地使用消息队列吧。

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