1. 概述
1.1 为什么需要消息中间件
单体架构
在单体架构中，所有的代码、模块都放在一份代码中，如果其中一个模块需要升级，哪怕只修改了一点点，整个系统也要一起升级，这样耦合度太高，同时代码管理也比较难。
分布式系统架构
到了分布式系统架构，这里现在有前台系统、订单系统、会员系统，这三个系统分别独立部署，如果需要升级某个系统，其他系统不需要进行调整。
有些请求不是一个系统就能完成的，比如当在一个页面上面同时想看会员积分和下单的信息，通过一次请求，这个请求会涉及多个系统。这种多个系统协作处理一个请求的系统，就被看作是分布式系统，当某个系统压力大时，可以对单个系统进行扩展。
这时就会用到 RPC 技术，调用远程接口的方式实现系统间的互相调用。 但是这种方式的耦合度比较高，为了实现更强的拓展性架构，所以在分布式系统中引入了消息中间件，通过消息中间件解决系统的耦合。
基于消息中间件的分布式系统架构
加入了消息中间件之后，请求发送到消息中间件，由子系统处理完成，然后再给客户端相应。消息中间件独立部署，只负责消息的转发。
1.2 什么是消息中间件
满足以下要求的工具就可以被称为消息中间件
- 利用高效可靠的数据传递机制，进行平台无关的数据交流
- 基于数据通信来进行分布式系统的集成
- 通过提供消息传递和消息队列模型，可以在分布式环境下拓展进程间的通信
1.3 消息中间件的应用场景
跨系统、跨进程的数据传递
高并发流量削峰
数据异步处理
······
1.4 常用的消息中间件
ActiveMQ、RabbitMQ、Kafka、RocketMQ
1.5 消息中间件核心
本质
一种具备接收请求、保存数据、发送数据等功能的网络应用
主要负责数据的接收和传递，所以性能一般都高于普通程序
5大核心组成
- 协议
- 持久化机制
- 消息分发机制
- 高可用设计
- 高可靠设计
2. 协议
2.1 协议是什么
协议是计算机之间通信时共同遵循的一组约定，遵循相同的约定，计算机之间才能交流。
协议是对数据格式和对交换数据时必须遵守的规则的正式描述，简单来说协议就是规则。
2.2 协议三要素
- 语法：即数据与控制信息的结构或格式
- 语义：即需要发出何种控制信息、完成何种动作及做出何种反应
- 时序：即事件实现顺序的详细说明
以 HTTP 协议为例
语法：HTTP 规定了请求报文和响应报文的具体格式
语义：客户端主动发起的操作成为请求
时许：一个请求对应一个响应
2.3 消息中间件常用的协议
OpenWire、AMQP、MQTT、Kafka、OpenMessage
思考：为什么消息中间件不直接使用 HTTP 协议？
2.4 协议介绍
2.4.1 AQMP 协议
AMQP（Advanced Message Queuing Protocol）是高级消息队列协议
04年 JpMorgan Chase（摩根大通集团）联合其他公司共同设计。
特性：
事务支持、持久化支持，出生于金融行业，在可靠性消息处理上有天然的优势。
RabbitMQ、ActiveMQ 实现了此协议
2.4.2 MQTT 协议
MQTT（Message Queuing Telemetry Teansport）消息队列遥测传输
是 IBM 开发的一个即使通讯协议，物联网系统架构中的重要组成部分。
特性：
轻量、结构简单、传输快、没有事务支持、没有持久化相关设计。
应用场景：
适用于计算能力有限、低带宽、网络不稳定的场景。
RabbitMQ、ActiveMQ 实现了此协议
2.4.3 OpenMessage 协议
OpenMessage 是近一两年由阿里发起，与雅虎、滴滴出行、Streamlio 等公司共同参与创立的分布式消息中间件、流处理领域的应用开发标准。
特性：
结构简单、解析快、有事务设计、有持久化设计
RocketMQ 实现了此协议
2.4.4 Kafka 协议
Kafka 协议是基于 TCP 的二进制协议。消息内部是通过长度来分隔，由一些基本数据类型组成。
特性：
结构简单、解析快、无事务设计、有持久化设计
Kafka 实现了此协议
3. 持久化
简单来说就是将数据存入磁盘，而不是存在内存中随服务重启而消失，使数据能够永久保存叫做持久化。
3.1 常用消息中间件支持的持久化方式
| - | ActiceMQ | RabbitMQ | Kafka | RocketMQ |
|---|---|---|---|---|
| 文件系统 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
| 数据库 | 支持 | / | / | / |
4. 消息分发
常用消息中间件的分发策略
| - | ActiveMQ | RabbitMQ | Kafka | RocketMQ |
|---|---|---|---|---|
| 发布订阅 | 支持 | 支持 | 支持 | 支持 |
| 轮询分发 | 支持 | 支持 | 支持 | / |
| 公平分发 | / | 支持 | 支持 | / |
| 重发 | 支持 | 支持 | / | 支持 |
| 消息拉取 | / | 支持 | 支持 | 支持 |
发布订阅：当多个系统连接到消息中间件时，通过发布订阅知道消息是要发送给谁。
轮询分发、公平分发：当有多个节点有相同的订阅，是大家公平的接收，还是通过权重计算分发的对象。
重发：当由于系统原因导致异常，消息中间件可以重发这条数据
消息拉取：消息是主动分发，还是客户端主动拉取数据
5. 高可用
高可用性，指的是产品在规定的条件和规定的时刻或时间区间内，处于可执行规定状态功能的能力。
当业务量大时，一台消息中间件服务器可能无法满足需求，所以需要消息中间件能够集群部署，来达到高可用目的。
5.1 Master-Slave 主从共享数据部署方式
和数据库主从类似，但这里是共享数据，读取同一份数据源，当一台挂了，就切换到其他服务器，但数据还是同一份
5.2 Master-Slave 主从同步部署方式
和数据库主从一样，数据库会同步到 slave 上
5.3 Broker-Cluster 多主集群同步部署方式
多个服务器可以同时接收不同消费者的请求，数据会在每个服务器上备份
5.4 Broker-Cluster 多主集群转发部署方式
服务器可以将请求转发给其他服务器，可以选择转发数据或者转发请求，若转发请求的话，则所有服务器公用同一份数据。
5.5 Master-Slave 与 Broker-Cluster 结合
同时实现负载均衡和数据的备份
6. 高可靠
高可靠性指的是系统可以无故障地持续运行。比如一个系统从来不崩溃、报错，或者崩溃、报错的几率比较低，那就是高可靠。
保证消息中间件的高可靠，可以从以下几方面考虑
- 消息传输可靠：通过协议保证系统间数据解析的正确性
- 消息存储可靠：通过持久化来保证消息的存储可靠性
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