消息中间件中常见的几个协议

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简介: 消息中间件中常见的几个协议

1 JMS
1.1 JMS 介绍
先来说说 JMS。

JMS 全称 Java Message Service,类似于 JDBC,不同于 JDBC,JMS 是 JavaEE 的消息服务接口,JMS 主要有两个版本:

1.1
2.0

两者相比,后者主要是简化了收发消息的代码。

考虑到消息中间件是一个非常常用的工具,所以 JavaEE 为此制定了专门的规范 JMS。

不过和 JDBC 一样,JMS 作为规范,他只是一套接口,并不包含具体的实现,如果我们要使用 JMS,那么一般还需要对应的实现,这就像使用 JDBC 需要对应的驱动一样。

1.2 JMS 模型
JMS 消息服务支持两种消息模型:

点对点或队列模型
发布/订阅模型
在点对点或队列模型下,一个生产者向一个特定的队列发布消息,一个消费者从该队列中读取消息。这里,生产者知道消费者的队列,并直接将消息发送到对应的队列。这是一种点对点的消息模型,这种模式被概括为:

只有一个消费者将获得消息。
生产者不需要在消费者消费该消息期间处于运行状态,消费者也同样不需要在消息发送时处于运行状态,即消息的生产者和消费者是完全解耦的。
每一个成功处理的消息都由消息消费者签收。
发布者/订阅者模型支持向一个特定的消息主题发布消息,消费者则可以定义自己感兴趣的主题,这是一种点对面的消息模型,这种模式可以被概括为:

多个消费者可以消费消息。
在发布者和订阅者之间存在时间依赖性,发布者需要创建一个订阅(subscription),以便客户能够订阅;订阅者必须保持在线状态以接收消息;当然,如果订阅者创建了持久的订阅,那么在订阅者未连接时,消息生产者发布的消息将会在订阅者重新连接时重新发布。
1.3 JMS 实现
开源的支持 JMS 的消息中间件有:

Kafka
Apache ActiveMQ
JBoss 社区的 HornetQ
Joram
Coridan 的 MantaRay
OpenJMS
一些商用的支持 JMS 的消息中间件有:

WebLogic Server JMS
EMS
GigaSpaces
iBus
IONA JMS
IQManager(2005 年 8 月被Sun Microsystems并购)
JMS+
Nirvana
SonicMQ
WebSphere MQ
这里有不少是松哥考古挖掘出来的,其实对于我们日常开发接触较多的,可能就是 Kafka 和 ActiveMQ。

2 AMQP
2.1 AMQP 简介
另一个和消息中间件有关的协议就是 AMQP 了。

Message Queue 的需求由来已久,80 年代最早在金融交易中,高盛等公司采用 Teknekron 公司的产品,当时的 Message Queue 软件叫做:the information bus(TIB)。 TIB 被电信和通讯公司采用,路透社收购了 Teknekron 公司。之后,IBM 开发了 MQSeries,微软开发了 Microsoft Message Queue(MSMQ)。这些商业 MQ 供应商的问题是厂商锁定,价格高昂。2001 年,Java Message Service 试图解决锁定和交互性的问题,但对应用来说反而更加麻烦了。

于是 2004 年,摩根大通和 iMatrix 开始着手 Advanced Message Queuing Protocol (AMQP)开放标准的开发。2006 年,AMQP 规范发布。2007 年,Rabbit 技术公司基于 AMQP 标准开发的 RabbitMQ 1.0 发布。

目前 RabbitMQ 的最新版本为 3.5.7,基于 AMQP 0-9-1。

在 AMQP 协议中,消息收发涉及到如下一些概念:

Broker: 接收和分发消息的应用,我们日常所用的 RabbitMQ 就是一个 Message Broker。
Virtual host: 出于多租户和安全因素设计的,把 AMQP 的基本组件划分到一个虚拟的分组中,类似于网络中的 namespace 概念。当多个不同的用户使用同一个 RabbitMQ 提供的服务时,可以划分出多个 vhost,每个用户在自己的 vhost 中创建 exchange/queue 等,这个松哥之前写过专门的文章,传送门:RabbitMQ 中的 VirtualHost 该如何理解。
Connection: publisher/consumer 和 broker 之间的 TCP 连接,断开连接的操作只会在 client 端进行,Broker 不会断开连接,除非出现网络故障或 broker 服务出现问题。
Channel: 如果每一次访问 RabbitMQ 都建立一个 Connection,在消息量大的时候建立 TCP Connection 的开销将是巨大的,效率也较低。Channel 是在 Connection 内部建立的逻辑连接,如果应用程序支持多线程,通常每个 Thread 创建单独的 Channel 进行通讯,AMQP method 包含了 Channel id 帮助客户端和 Message Broker 识别 Channel,所以 Channel 之间是完全隔离的。Channel 作为轻量级的 Connection 极大减少了操作系统建立 TCP Connection 的开销,关于 Channel,松哥在RabbitMQ 管理页面该如何使用一文中也做过详细介绍。
Exchange: Message 到达 Broker 的第一站,根据分发规则,匹配查询表中的 routing key,分发消息到 queue 中去。常用的类型有:direct (点对点), topic(发布订阅) 以及 fanout (广播)。
Queue: 消息最终被送到这里等待 Consumer 取走,一个 Message 可以被同时拷贝到多个 queue 中。
Binding: Exchange 和 Queue 之间的虚拟连接,binding 中可以包含 routing key,Binding 信息被保存到 Exchange 中的查询表中,作为 Message 的分发依据。
1.2.2 AMQP 实现
来看看实现了 AMQP 协议的一些具体的消息中间件产品都有哪些。

Apache Qpid
Apache ActiveMQ
RabbitMQ
可能有小伙伴奇怪咋还有 ActiveMQ?其实 ActiveMQ 不仅支持 JMS,也支持 AMQP,这个松哥后面细说。

另外还有大家熟知的阿里出品的 RocketMQ,这个是自定义了一套协议,社区也提供了 JMS,但是不太成熟,后面松哥细说。

3 MQTT
做物联网开发的小伙伴应该会经常接触这个协议,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,目前看来算是物联网开发中比较重要的协议之一了,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 Actuator(比如通过 Twitter 让房屋联网)的通信协议,它的优点是格式简洁、占用带宽小、支持移动端通信、支持 PUSH、适用于嵌入式系统。

1.4 XMPP
XMPP(可扩展消息处理现场协议,Extensible Messaging and Presence Protocol)是一个基于 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。 它的优点是通用公开、兼容性强、可扩展、安全性高,缺点是 XML 编码格式占用带宽大。

1.5 JMS Vs AMQP
对于我们 Java 工程师而言,大家日常接触较多的应该是 JMS 和 AMQP 协议,既然 JMS 和 AMQP 都是协议,那么两者有什么区别呢?来看下面一张图:
image.png

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