learn.lianglianglee.com/专栏/分布式技术原理与实战45讲-完/31 集群消费和广播消费有什么区别?.md.html
2022-05-11 18:57:05 +08:00

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<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>31 集群消费和广播消费有什么区别?</h1>
<p>为了规范消息队列中生产者和消费者的行为,消息中间件的构建中会实现不同的消费模型。这一课时讨论的话题来自 RocketMQ 中具体的两种消费模式,是消息队列中两种典型消费模型的实现。接下来我们就一起来看一下消息队列都有哪些消费模型,以及对应的具体实现。</p>
<h3>消息队列的消费模型</h3>
<p>先来看一下消息队列的两种基础模型,也就是<strong>点对点</strong><strong>发布订阅方式。</strong></p>
<p>这两种模型来源于消息队列的 JMS 实现标准,消息队列有不同的实现标准,比如 AMQP 和 JMS其中 JMSJava Message Service是 Java 语言平台的一个消息队列规范,上一课时中讲过的 ActiveMQ 就是其典型实现。</p>
<p>AMQP 和 JMS 的区别是AMQP 额外引入了 Exchange 的 Binding 的角色,生产者首先将消息发送给 Exchange经过 Binding 分发给不同的队列。</p>
<p><img src="assets/CgqCHl8EUu-AB8ALAAB5n2wSUOY133.png" alt="Drawing 1.png" /></p>
<p>和 JMS 一样AMQP 也定义了几种不同的消息模型,包括 direct exchange、topic change、headers exchange、system exchange 等。其中 direct exchange 可以类比点对点,其他的模型可以类比发布订阅,这里不做展开介绍了,具体可参考 AMPQ 的其他资料查阅。</p>
<h4>点到点模型</h4>
<p>在点对点模型下,生产者向一个特定的队列发布消息,消费者从该队列中读取消息,每条消息只会被一个消费者处理。</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F8EUvqAayF0AAAzEeraHJI842.png" alt="Drawing 3.png" /></p>
<h4>发布/订阅模型</h4>
<p>大部分人在浏览资讯网站时会订阅喜欢的频道,比如人文社科,或者娱乐新闻,消息队列的发布订阅也是这种机制。在发布订阅模型中,消费者通过一个 Topic 来订阅消息,生产者将消息发布到指定的队列中。如果存在多个消费者,那么一条消息就会被多个消费者都消费一次。</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F8EUwOAO103AACu31NRT3E753.png" alt="Drawing 5.png" /></p>
<p>点对点模型和发布订阅模型,主要区别是消息能否被多次消费,发布订阅模型实现的是广播机制。如果只有一个消费者,则可以认为是点对点模型的一个特例。</p>
<p>现代消息队列基本都支持上面的两种消费模型,但由于消息队列自身的一些特性,以及不同的应用场景,具体实现上还有许多的区别。下面看一下几种代表性的消息队列。</p>
<h3>Kafka 的消费模式</h3>
<p>先来看一下 Kafka在分析 Kafka 消费模式之前,先来了解一下 Kafka 的应用设计。</p>
<p>Kafka 系统中的角色可以分为以下几种:</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F8EUw6AckKuAAB5H8u_u4w504.png" alt="Drawing 7.png" /></p>
<ul>
<li>Producer消息生产者负责发布消息到 broker。</li>
<li>Consumer消息消费者从 broker 中读取消息。</li>
<li>BrokerBroker 在 Kafka 中是消息处理的节点,可以对比服务器,一个节点就是一个 brokerKafka 集群由一个或多个 broker 组成。</li>
<li>TopicTopic 的语义和发布订阅模型中的主题是一致的Kafka 通过 Topic 对消息进行归类,每一条消息都需要指定一个 Topic。</li>
<li>ConsumerGroup消费组是对消费端的进一步拆分每个消费者都属于一个特定的消费组如果没有指定则属于默认的消费组。</li>
</ul>
<p>上面是一个 Kafka 集群的示意图,图中的 ZooKeeper 在 Kafka 中主要用于维护 Offset 偏移量,以及集群下的 Leader 选举节点管理等。ZooKeeper 在 Kafka 中的作用,也是消息队列面试中的一个高频问题,感兴趣的同学可以去扩展一下。</p>
<p>从上面的分析中可以看到Kafka 的消费是基于 Topic 的,属于发布订阅机制,它会持久化消息,消息消费完后不会立即删除,会保留历史消息,可以比较好地支持多消费者订阅。</p>
<h3>RocketMQ 的消费模式</h3>
<p>RocketMQ 实现的也是典型的发布订阅模型,在细节上和 Kafka 又有一些区别。RocketMQ 的系统设计主要由 NameServer、Broker、Producer 及 Consumer 几部分构成。</p>
<p><img src="assets/CgqCHl8EUxeAeYzBAAM3YwJnQnM271.png" alt="Drawing 8.png" /></p>
<p>NameServer 在 RocketMQ 集群中作为节点的路由中心,可以管理 Broker 集群,以及节点间的通信,在后面的消息队列高可用课时,我会进一步分析集群下的高可用实现。</p>
<p>具体的消费模式中RocketMQ 和 Kafka 类似,除了 Producer 和 Consumer主要分为 Message、Topic、Queue 及 ConsumerGroup 这几部分同时RocketMQ 额外支持 Tag 类型的划分。</p>
<ul>
<li>Topic在 RocketMQ 中Topic 表示消息的第一级归属,每条消息都要有一个 Topic一个 Group 可以订阅多个主题的消息。对于电商业务,根据业务不同,可以分为商品创建消息、订单消息、物流消息等。</li>
<li>TagRocetMQ 提供了二级消息分类,也就是 Tag使用起来更加灵活。比如在电商业务中一个订单消息可以分为订单完成消息、订单创建消息等Tag 的添加,使得 RokcetMQ 中对消息的订阅更加方便。</li>
<li>ConsumerGroup一个消费组可以订阅多个 Topic这个是对订阅模式的扩展。</li>
</ul>
<p>在 RocketMQ 中,一个 Topic 下可以有多个 Queue正是因为 Queue 的引入,使得 RocketMQ 的集群具有了水平扩展能力。</p>
<p>在上一课时中提过, Kafka 使用 Scala 实现、RabbitMQ 使用 Erlang 实现,而 RokcetMQ 是使用 Java 语言实现的。从编程语言的角度RocketMQ 的源码学习起来比较方便,也推荐你看一下 RokcetMQ 的源码,<a href="https://github.com/apache/rocketmq">点击这里查看源码</a></p>
<p>RocketMQ 的消费模式分为<strong>集群消费</strong><strong>广播消费</strong>两种,默认是集群消费。那么,在 RocketMQ 中这两种模式有什么区别呢?</p>
<p>集群消费实现了对点对点模型的扩展,任意一条消息只需要被集群内的任意一个消费者处理即可,同一个消费组下的各个消费端,会使用负载均衡的方式消费。对应 Topic 下的信息,集群消费模式的示意图如下。</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F8EUyOAGys6AACa-1Mqcd8323.png" alt="Drawing 10.png" /></p>
<p>广播消费实现的是发布订阅模式,发送到消费组中的消息,会被多个消费者分别处理一次。在集群消费中,为了将消息分发给消费组中的多个实例,需要实现消息的路由,也就是我们常说的负载均衡,在 RocketMQ 中,支持多种负载均衡的策略,主要包括以下几种:</p>
<ul>
<li>平均分配策略,默认的策略</li>
<li>环形分配策略</li>
<li>手动配置分配策略</li>
<li>机房分配策略</li>
<li>一致性哈希分配策略</li>
</ul>
<p>以上的几种策略,可以在 RocketMQ 的源码中 AllocateMessageQueueStrategy 接口相关的实现中:</p>
<p><img src="assets/Ciqc1F8EUyqAYTXgAAHer2qwRpk987.png" alt="Drawing 11.png" /></p>
<h3>总结</h3>
<p>这一课时分析了消息队列中的两种消息模型,以及不同消息模型在 Kafka 和 RocketMQ 等消息队列中的具体实现。</p>
<p>消息模型的概念是分布式消息的基础知识,不同的消息模型会影响消息队列的设计,进而影响消息队列在消息一致性、时序性,以及传输可靠性上的实现方式。了解了这些,才能更好地展开关于消息队列各种特性的讨论。</p>
<p>在分布式系统中,为了保证高可用,引入了各种集群和副本技术,使得实际消息队列中的实现往往要比模型定义中复杂很多。上面提到的 Kafka 和 RocketMQ 实现的都是以发布订阅模式为主,但是在另外一个消息队列 RabbitMQ 中实现的就是点对点的消息传输模式。RabbitMQ 是 AMQP 模型的典型实现,那么 RabbitMQ 是如何实现集群扩展的呢,以及集群模式有哪些区别?感兴趣的同学可以找相关的资料来了解一下,欢迎留言分享。</p>
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