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分布式消息队列:如何保证消息队列的高可用

RabbitMQ的高可用性

RabbitMQ是比较有代表性的,因为是基于主从做高可用性的,我们就以他为例子讲解第一种MQ的高可用性怎么实现。

rabbitmq有三种模式

  • 单机模式
  • 普通集群模式
  • 镜像集群模式

单机模式

就是demo级别的,一般就是你本地启动了玩玩儿的,没人生产用单机模式

普通集群模式

在多台机器上启动多个RabbitMQ实例,每个机器启动一个。但是你创建的queue只会放在一个rabbitMQ实例上,但是每个实例都同步queue的元数据。完了你消费的时候,实际上如果连接到了另外一个实例,那么那个实例会从queue所在实例上拉去数据过来。这种方式确实很麻烦,也不怎么好,没做到所谓的分布式,就是普通集群。因为这导致你要么消费者每次随机连接一个实例然后拉取数据,要么固定连接那个queue所在实例消费数据,前者有数据拉取的开销,后者导致单实例性能瓶颈。

而且如果那个放queue的实例宕机了,会导致接下来其他实例就无法从那个实例拉取,如果你开启了消息持久化,让rabbitMQ落地存储消息的话,消息不一定会丢失,得等这个实例恢复了,然后才可以继续从这个queue拉取数据。所以这个情况就比较尴尬,没有什么所谓的高可用性可言,这个方案主要是提高吞吐量,就是说让集群中多个节点来服务某个queue的读写操作。

镜像集群模式

这种模式,才是所谓的rabbitmq的高可用模式,跟普通集群模式不一样的是,你创建的queue,无论元数据还是queue里的消息都会存在于多个实例上,然后每次你写消息到queue的时候,都会自动把消息到多个实例的queue里进行消息同步。

这样的话,好处在于:

  • 你任何一个机器宕机了,没事儿,别的机器都可以用。

坏处在于:

  • 这个性能开销也太大了吧,消息同步所有机器,导致网络带宽压力和消耗很重!
  • 这么玩儿,就没有扩展性可言了,如果某个queue负载很重,你加机器,新增的机器也包含了这个queue的所有数据,并没有办法线性扩展你的queue那么怎么开启这个镜像集群模式呢?

这里简单说一下,避免面试人家问你你不知道,其实很简单rabbitmq有很好的管理控制台,就是在后台新增一个策略,这个策略是镜像集群模式的策略,指定的时候可以要求数据同步到所有节点的,也可以要求就同步到指定数量的节点,然后你再次创建queue的时候,应用这个策略,就会自动将数据同步到其他的节点上去了。

kafka的高可用性

kafka一个最基本的架构认识:多个broker组成,每个broker是一个节点;你创建一个topic,这个topic可以划分为多个partition,每个partition可以存在于不同的broker上,每个partition就放一部分数据。

这就是天然的分布式消息队列,就是说一个topic的数据,是分散放在多个机器上的,每个机器就放一部分数据。 

实际上rabbitmq之类的,并不是分布式消息队列,他就是传统的消息队列,只不过提供了一些集群、HA的机制而已,因为无论怎么玩儿,rabbitmq一个queue的数据都是放在一个节点里的,镜像集群下,也是每个节点都放这个queue的完整数据。

kafka 0.8以前,是没有HA机制的,就是任何一个broker宕机了,那个broker上的partition就废了,没法写也没法读,没有什么高可用性可言。

kafka 0.8以后,提供了HA机制,就是replica副本机制。每个partition的数据都会同步到吉他机器上,形成自己的多个replica副本。然后所有replica会选举一个leader出来,那么生产和消费都跟这个leader打交道,然后其他replica就是follower。写的时候,leader会负责把数据同步到所有follower上去,读的时候就直接读leader上数据即可。只能读写leader?很简单,要是你可以随意读写每个follower,那么就要care数据一致性的问题,系统复杂度太高,很容易出问题。kafka会均匀的将一个partition的所有replica分布在不同的机器上,这样才可以提高容错性。

这么搞,就有所谓的高可用性了,因为如果某个broker宕机了,没事儿,那个broker上面的partition在其他机器上都有副本的,如果这上面有某个partition的leader,那么此时会重新选举一个新的leader出来,大家继续读写那个新的leader即可。这就有所谓的高可用性了。

写数据的时候,生产者就写leader,然后leader将数据落地写本地磁盘,接着其他follower自己主动从leader来pull数据。一旦所有follower同步好数据了,就会发送ack给leader,leader收到所有follower的ack之后,就会返回写成功的消息给生产者。(当然,这只是其中一种模式,还可以适当调整这个行为)

消费的时候,只会从leader去读,但是只有一个消息已经被所有follower都同步成功返回ack的时候,这个消息才会被消费者读到。

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最后

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