4.图灵学院-----阿里/京东/滴滴/美团整理----高频MQ消息队列篇

简介: 4.图灵学院-----阿里/京东/滴滴/美团整理----高频MQ消息队列篇

一、MQ有什么用?有哪些具体的使用场景?


MQ: MessageQueue,消息队列。 队列是一种FIFO先进先出的数据结构。消息

由生产者发送到MQ进行排队,然后由消费者对消息进行处理。QQ、 微信 就是典

型的MQ场景。

MQ的作用主要有三个方面:

1、异步:

例子:快递。 快递员-> 菜鸟驿站<- 客户

作用:异步能提高系统的响应速度和吞吐量。

2、解耦:

例子:《Thinking in java》 -> 编辑社

作用:服务之间进行解耦,可以减少服务之间的影响,提高系统的稳定性和可扩展性。

另外,解耦之后可以实现数据分发。生产者发送一个消息后,可以由多个消费者来

处理。 例如java程序调用python程序,利用消息来处理。

3、削峰:

例子:长江涨水->三峡大坝

作用:以稳定的系统资源应对突发的流量冲击。

MQ的缺点:

1、系统可用性降低: 一旦MQ宕机,整个业务就会产生影响。高可用

2、系统的复杂度提高: 引入MQ之后,数据链路就会变得很复杂。如何保证消息不

丢失?消息不会重复调用?怎么保证消息的顺序性?、、、、、

3、数据一致性: A系统发消息,需要由B、C两个系统一同处理。如果B系统处理成

功、C系统处理失败,这就会造成数据一致性的问题。


二、如何进行产品选型?


1.Kafka


优点: 吞吐量非常大,性能非常好,集群高可用。

缺点:会丢数据,功能比较单一。

使用场景:日志分析、大数据采集

2.RabbitMQ

优点: 消息可靠性高,功能全面。

缺点:吞吐量比较低,消息积累会严重影响性能。erlang语言不好定制。

使用场景:小规模场景。

3.RocketMQ

优点:高吞吐、高性能、高可用,功能非常全面。

缺点:开源版功能不如云上商业版。官方文档和周边生态还不够成熟。客户端只支

持java。

使用场景:几乎是全场景。


三、如何保证消息不丢失?


1、哪些环节会造成消息丢失?

2、怎么去防止消息丢失。

2.1 生产者发送消息不丢失

kafka: 消息发送+回调

RocketMQ: 1、消息发送+回调。2、事务消息。

RabbitMQ: 1、消息发送+回调

2、 手动事务: channel.txSelect()开启事务, channel.txCommit()提交事务,

channel.txRollback()回滚事务。这种方式对channel是会产生阻塞的,造成吞吐量

下降。

3、Publisher Confirm。整个处理流程跟RocketMQ的事务消息,基本是一样

的。

2.2 MQ主从消息同步不丢失

RocketMQ:

1、普通集群中,同步同步、异步同步。异步同步效率更高,但是有丢消息的风险。同步同步就不会丢消息。

2、Dledger集群-两阶段提交:

RabbitMQ: 普通集群:消息是分散存储的,节点之间不会主动进行消息同步,是

有可能丢失消息的。

镜像集群:镜像集群会在节点之间主动进行数据同步,这样数据安全性得到提

高。

Kafka: 通常都是用在允许消息少量丢失的场景。acks。0,1,all

2.3 MQ消息存盘不丢失

RocketMQ: 同步刷盘 异步刷盘:异步刷盘效率更高,但是有可能丢消息。同步刷

盘消息安全性更高,但是效率会降低。

RabbitMQ: 将队列配置成持久化队列。新增的Quorum类型的队列,会采用Raft

协议来进行消息同步。

2.4 MQ消费者消费消息不丢失

RocketMQ: 使用默认的方式消费就行, 不要采用异步方式。

RabbitMQ: autoCommit -> 手动提交offset

Kafka: 手动提交offset


四、如何保证消息消费的幂等性?


其实就是要方式消费者重复消费消息的问题。

所有MQ产品并没有提供主动解决幂等性的机制,需要由消费者自行控制。

RocketMQ: 给每个消息分配了个MessageID。这个MessageID就可以作为消费

者判断幂等的依据。这种方式不太建议。

最好的方式就是自己带一个有业务标识的ID,来进行幂等判断。OrderID统一ID分配。


五、如何保证消息的顺序?


全局有序和局部有序: MQ只需要保证局部有序,不需要保证全局有序。

生产者把一组有序的消息放到同一个队列当中,而消费者一次消费整个队列当中的

消息。

RocketMQ中有完整的设计,但是在RabbitMQ和Kafka当中,并没有完整的设计,

需要自己进行设计。

RabbitMQ:要保证目标exchange只对应一个队列。并且一个队列只对应一个消费

者。

Kafka: 生产者通过定制partition分配规则,将消息分配到同一个partition。 Topic

下只对应一个消费者。


六、如何保证消息的高效读写?


零拷贝: kafka和RocketMQ都是通过零拷贝技术来优化文件读写。

传统文件复制方式: 需要对文件在内存中进行四次拷贝。


20210509092140336.png

零拷贝: 有两种方式, mmap和transfile

Java当中对零拷贝进行了封装, Mmap方式通过MappedByteBuffer对象进行操

作,而transfile通过FileChannel来进行操作。

Mmap 适合比较小的文件,通常文件大小不要超过1.5G ~2G 之间。

Transfile没有文件大小限制。

RocketMQ当中使用Mmap方式来对他的文件进行读写。commitlog。 1G

在kafka当中,他的index日志文件也是通过mmap的方式来读写的。在其他日志文

件当中,并没有使用零拷贝的方式。

kafka使用transfile方式将硬盘数据加载到网卡。


七、使用MQ如何保证分布式事务的最终一致性?


分布式事务:业务相关的多个操作,保证他们同时成功或者同时失败。

最终一致性: 与之对应的就是强一致性

MQ中要保护事务的最终一致性,就需要做到两点

1、生产者要保证100%的消息投递。 事务消息机制

2、消费者这一端需要保证幂等消费。 唯一ID+ 业务自己实现幂等

分布式MQ的三种语义:

at least once

at most once

exactly once:

RocketMQ 并不能保证exactly once。商业版本当中提供了exactly once的实现

机制。

kafka: 在最新版本的源码当中,提供了exactly once的demo。

RabbitMQ: erlang天生就成为了一种屏障。


八、让你设计一个MQ,你会如何设计?


两个误区: 1、 放飞自我,漫无边际。 2、纠结技术细节。

好的方式: 1、 从整体到细节,从业务场景到技术实现。2、以现有产品为基础。

RocketMQ

答题思路: MQ作用、项目大概的样子。

1、实现一个单机的队列数据结构。 高效、可扩展。

2、将单机队列扩展成为分布式队列。- 分布式集群管理

3、基于Topic定制消息路由策略。- 发送者路由策略,消费者与队列对应关系,消

费者路由策略

4、实现高效的网络通信。- Netty Http

5、规划日志文件,实现文件高效读写。- 零拷贝,顺序写。 服务重启后,快速还原

运行现场 。

6、定制高级功能,死信队列、延迟队列、事务消息等等。 - 贴合实际,随意发挥。

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