我们用到消息队列时候,如何选择,是比较重要的。
不通消息队列的性能,优缺点不尽相同,了解之后,做出选择,会对后面的工作带来很多好处。
一.下表是这些消息队列的特性与对比情况:
下表摘自:
特性 | ActiveMQ | RabbitMQ | RocketMQ | Kafka |
单机吞吐量 | 万级,吞吐量比RocketMQ和Kafka要低了一个数量级 | 万级,吞吐量比RocketMQ和Kafka要低了一个数量级 | 10万级,RocketMQ也是可以支撑高吞吐的一种MQ | 10万级别,这是kafka最大的优点,就是吞吐量高。
一般配合大数据类的系统来进行实时数据计算、日志采集等场景 |
topic数量对吞吐量的影响 |
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| topic可以达到几百,几千个的级别,吞吐量会有较小幅度的下降
这是RocketMQ的一大优势,在同等机器下,可以支撑大量的topic | topic从几十个到几百个的时候,吞吐量会大幅度下降
所以在同等机器下,kafka尽量保证topic数量不要过多。如果要支撑大规模topic,需要增加更多的机器资源 |
时效性 | ms级 | 微秒级,这是rabbitmq的一大特点,延迟是最低的 | ms级 | 延迟在ms级以内 |
可用性 | 高,基于主从架构实现高可用性 | 高,基于主从架构实现高可用性 | 非常高,分布式架构 | 非常高,kafka是分布式的,一个数据多个副本,少数机器宕机,不会丢失数据,不会导致不可用 |
消息可靠性 | 有较低的概率丢失数据 |
| 经过参数优化配置,可以做到0丢失 | 经过参数优化配置,消息可以做到0丢失 |
功能支持 | MQ领域的功能极其完备 | 基于erlang开发,所以并发能力很强,性能极其好,延时很低 | MQ功能较为完善,还是分布式的,扩展性好 | 功能较为简单,主要支持简单的MQ功能,在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用,是事实上的标准 |
优劣势总结 | 非常成熟,功能强大,在业内大量的公司以及项目中都有应用
偶尔会有较低概率丢失消息
而且现在社区以及国内应用都越来越少,官方社区现在对ActiveMQ 5.x维护越来越少,几个月才发布一个版本
而且确实主要是基于解耦和异步来用的,较少在大规模吞吐的场景中使用
| erlang语言开发,性能极其好,延时很低;
吞吐量到万级,MQ功能比较完备
而且开源提供的管理界面非常棒,用起来很好用
社区相对比较活跃,几乎每个月都发布几个版本分
在国内一些互联网公司近几年用rabbitmq也比较多一些
但是问题也是显而易见的,RabbitMQ确实吞吐量会低一些,这是因为他做的实现机制比较重。
而且erlang开发,国内有几个公司有实力做erlang源码级别的研究和定制?如果说你没这个实力的话,确实偶尔会有一些问题,你很难去看懂源码,你公司对这个东西的掌控很弱,基本职能依赖于开源社区的快速维护和修复bug。
而且rabbitmq集群动态扩展会很麻烦,不过这个我觉得还好。其实主要是erlang语言本身带来的问题。很难读源码,很难定制和掌控。 | 接口简单易用,而且毕竟在阿里大规模应用过,有阿里品牌保障
日处理消息上百亿之多,可以做到大规模吞吐,性能也非常好,分布式扩展也很方便,社区维护还可以,可靠性和可用性都是ok的,还可以支撑大规模的topic数量,支持复杂MQ业务场景
而且一个很大的优势在于,阿里出品都是java系的,我们可以自己阅读源码,定制自己公司的MQ,可以掌控
社区活跃度相对较为一般,不过也还可以,文档相对来说简单一些,然后接口这块不是按照标准JMS规范走的有些系统要迁移需要修改大量代码
还有就是阿里出台的技术,你得做好这个技术万一被抛弃,社区黄掉的风险,那如果你们公司有技术实力我觉得用RocketMQ挺好的 | kafka的特点其实很明显,就是仅仅提供较少的核心功能,但是提供超高的吞吐量,ms级的延迟,极高的可用性以及可靠性,而且分布式可以任意扩展
同时kafka最好是支撑较少的topic数量即可,保证其超高吞吐量
而且kafka唯一的一点劣势是有可能消息重复消费,那么对数据准确性会造成极其轻微的影响,在大数据领域中以及日志采集中,这点轻微影响可以忽略
这个特性天然适合大数据实时计算以及日志收集 |
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三.消息中间件性能究竟哪家强?
参考:
带着这个疑问,我们中间件测试组对常见的三类消息产品(Kafka、RabbitMQ、RocketMQ)做了性能比较。
Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统,目前归属于Apache定级项目。Kafka主要特点是基于Pull的模式来处理消息消费,追求高吞吐量,一开始的目的就是用于日志收集和传输。0.8版本开始支持复制,不支持事务,对消息的重复、丢失、错误没有严格要求,适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。
RabbitMQ是使用Erlang语言开发的开源消息队列系统,基于AMQP协议来实现。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由(包括点对点和发布/订阅)、可靠性、安全。AMQP协议更多用在企业系统内,对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景,对性能和吞吐量的要求还在其次。
RocketMQ是阿里开源的消息中间件,它是纯Java开发,具有高吞吐量、高可用性、适合大规模分布式系统应用的特点。RocketMQ思路起源于Kafka,但并不是Kafka的一个Copy,它对消息的可靠传输及事务性做了优化,目前在阿里集团被广泛应用于交易、充值、流计算、消息推送、日志流式处理、binglog分发等场景。
对比Kafka、RabbitMQ、RocketMQ发送小消息(124字节)的性能。这次压测我们只关注服务端的性能指标,所以压测的标准是:
不断增加发送端的压力,直到系统吞吐量不再上升,而响应时间拉长。这时服务端已出现性能瓶颈,可以获得相应的系统最佳吞吐量。
测试场景
在发送小消息的场景中,三个消息中间件的表现区分明显:
Kafka的吞吐量高达17.3w/s,远超其他两个产品。这主要取决于它的队列模式保证了写磁盘的过程是线性IO。此时broker磁盘IO已达瓶颈。
RocketMQ也表现不俗,吞吐量在11.6w/s,磁盘IO %util已接近100%。RocketMQ的消息写入内存后即返回ack,由单独的线程专门做刷盘的操作,所有的消息均是顺序写文件。
RabbitMQ的吞吐量5.95w/s,CPU资源消耗较高。它支持AMQP协议,实现非常重量级,为了保证消息的可靠性在吞吐量上做了取舍。我们还做了RabbitMQ在消息持久化场景下的性能测试,吞吐量在2.6w/s左右。
测试结论
在服务端处理同步发送小消息、无订阅组消费的性能上,Kafka>RocketMQ>RabbitMQ。
五.中间件对比
参考:
综上,各种对比之后,有如下建议:
一般的业务系统要引入 MQ,最早大家都用 ActiveMQ,但是现在确实大家用的不多了,没经过大规模吞吐量场景的验证,社区也不是很活跃,所以大家还是算了吧,我个人不推荐用这个了;
后来大家开始用 RabbitMQ,但是确实 erlang 语言阻止了大量的 Java 工程师去深入研究和掌控它,对公司而言,几乎处于不可控的状态,但是确实人家是开源的,比较稳定的支持,活跃度也高;
不过现在确实越来越多的公司,会去用 RocketMQ,确实很不错(阿里出品),但社区可能有突然黄掉的风险,对自己公司技术实力有绝对自信的,推荐用 RocketMQ,否则回去老老实实用 RabbitMQ 吧,人家有活跃的开源社区,绝对不会黄。
所以中小型公司,技术实力较为一般,技术挑战不是特别高,用 RabbitMQ 是不错的选择;大型公司,基础架构研发实力较强,用 RocketMQ 是很好的选择。
如果是大数据领域的实时计算、日志采集等场景,用 Kafka 是业内标准的,绝对没问题,社区活跃度很高,绝对不会黄,何况几乎是全世界这个领域的事实性规范。
六.业界主流MQ对比
参考:https://yq.aliyun.com/articles/62834?spm=5176.8091938.0.0.nEZyrn
七.使用场景对比
消息队列中间件是分布式系统中重要的组件,主要实现异步消息,应用解耦,流量削峰及消息通讯等功能。
下面举例说明在实际应用中消息队列是如何使用的。
一、消息队列应用场景
1.1、异步处理
以用户注册,并且需要注册邮件和短信为例。
用户注册后,需要发送注册邮件和注册短信。传统的做法有两种:串行和并行方式。如下图所示:
串行和并行方式
1)串行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件,再发送注册短信。以上三个任务全部完成后,返回给客户端。
2)并行方式:将注册信息写入数据库成功后,发送注册邮件的同时,发送注册短信。以上三个任务完成后,返回给客户端。与串行的差别是,并行的方式可以提高处理的时间。
假设三个业务节点每个使用50毫秒钟,不考虑网络等其他开销,则串行方式的时间是150毫秒,并行的时间可能是100毫秒。
因为CPU在单位时间内处理的请求数是一定的,假设CPU1秒内吞吐量是100次。则串行方式1秒内CPU可处理的请求量是7次(1000ms/150ms),并行方式处理的请求量是10次(1000ms/100ms)
小结:如以上案例描述,传统的方式系统的性能(并发量,吞吐量,响应时间)会有瓶颈。如何解决这个问题呢?
引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理。改造后的架构如下:
引入消息队列方式
按照以上约定,用户的响应时间相当于是注册信息写入数据库的时间,也就是50毫秒。注册邮件,发送短信写入消息队列后,直接返回,因此写入消息队列的速度很快,基本可以忽略,因此用户的响应时间可能是50毫秒。因此架构改变后,系统的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍,比并行提高了两倍。
1.2、应用解耦
以用户下单购买业务为例。
用户下单后,订单系统需要通知库存系统。传统的做法是,订单系统调用库存系统的接口。如下图
应用耦和
传统模式的缺点:
1)假如库存系统无法访问,则订单减库存将失败,从而导致订单失败。
2)订单系统与库存系统耦合。
如何解决以上问题呢?引入应用消息队列后的方案,如下图:
应用解耦
1)订单系统:用户下单后,订单系统完成持久化处理,将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功。
2)库存系统:订阅下单的消息,采用拉/推的方式,获取下单信息,库存系统根据下单信息,进行库存操作。
假如:在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单,因为下单后,订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦。
1.3、流量削峰
流量削峰也是消息队列中的常用场景,一般在秒杀或团抢活动中使用广泛。
秒杀活动,一般会因为流量过大,导致流量暴增,应用挂掉。为解决这个问题,需要在应用前端加入消息队列。
1)可以控制活动的人数。
2)可以缓解短时间内高流量压垮应用。
流量削峰
1)用户的请求,服务器接收后,首先写入消息队列。假如消息队列长度超过最大数量,则直接抛弃用户请求或跳转到错误页面。
2)秒杀业务根据消息队列中的请求信息,再做后续处理。
1.4、消息通讯
消息通讯是指,消息队列一般都内置了高效的通信机制,因此也可以用作消息通讯。比如实现点对点消息队列,或者聊天室等。
消息通讯
以上实际是消息队列的两种消息模式,点对点或发布订阅模式。
二、常用消息队列(ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ、Kafka)比较
- 生产者消费者模式(Producer-Consumer)
ActiveMQ-支持,RabbitMQ-支持,RocketMQ-支持,Kafka-支持。 - 发布订阅模式(Publish-Subscribe)
ActiveMQ-支持,RabbitMQ-支持,RocketMQ-支持,Kafka-支持。 - 请求回应模型(Request-Reply)
ActiveMQ-支持,RabbitMQ-支持,RocketMQ-不支持,Kafka-不支持。 - API完备性
ActiveMQ-高,RabbitMQ-高,RocketMQ-高,Kafka-高。 - 多语言支持
ActiveMQ-支持,RabbitMQ-支持,RocketMQ-只支持JAVA,Kafka-支持。 - 单机吞吐量
ActiveMQ-万级,RabbitMQ-万级,RocketMQ-万级,Kafka-十万级。 - 消息延迟
ActiveMQ-无,RabbitMQ-微秒级,RocketMQ-毫秒级,Kafka-毫秒级。 - 可用性
ActiveMQ-高(主从),RabbitMQ-高(主从),RocketMQ-非常高(分布式),Kafka-非常高(分布式)。 - 消息丢失
ActiveMQ-低,RabbitMQ-低,RocketMQ-理论上不会丢失,Kafka-理论上不会丢失。 - 文档的完备性
ActiveMQ-高,RabbitMQ-高,RocketMQ-高,Kafka-高。 - 提供快速入门
ActiveMQ-有,RabbitMQ-有,RocketMQ-有,Kafka-有。 - 社区活跃度
ActiveMQ-高,RabbitMQ-高,RocketMQ-中,Kafka-高。 - 商业支持
ActiveMQ-无,RabbitMQ-无,RocketMQ-阿里云,Kafka-阿里云。
总体来说:
- ActiveMQ
历史悠久的开源项目,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。 - RabbitMQ
它比Kafka成熟,支持AMQP事务处理,在可靠性上,RabbitMQ超过Kafka,在性能方面超过ActiveMQ。 - RocketMQ
RocketMQ是阿里开源的消息中间件,目前在Apache孵化,使用纯Java开发,具有高吞吐量、高可用性、适合大规模分布式系统应用的特点。RocketMQ思路起源于Kafka,但并不是简单的复制,它对消息的可靠传输及事务性做了优化,目前在阿里集团被广泛应用于交易、充值、流计算、消息推送、日志流式处理、binglog分发等场景,支撑了阿里多次双十一活动。
因为是阿里内部从实践到产品的产物,因此里面很多接口、API并不是很普遍适用。其可靠性毋庸置疑,而且与Kafka一脉相承(甚至更优),性能强劲,支持海量堆积。 - Kafka
Kafka设计的初衷就是处理日志的,不支持AMQP事务处理,可以看做是一个日志系统,针对性很强,所以它并没有具备一个成熟MQ应该具备的特性。Kafka的性能(吞吐量、tps)比RabbitMQ要强,如果用来做大数据量的快速处理是比RabbitMQ有优势的。
待续...
赠人玫瑰
手留余香
我们曾如此渴望命运的波澜,到最后才发现:人生最曼妙的风景,竟是内心的淡定与从容……我们曾如此期盼外界的认可,到最后才知道:世界是自己的,与他人毫无关系!-杨绛先生