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消息队列

消息队列：它主要用来暂存生产者生产的消息，供后续其他消费者来消费。

它的功能主要有两个：

• 暂存（存储）
• 队列（有序：先进先出

从目前互联网应用中使用消息队列的场景来看，主要有以下三个：

• 异步处理数据
• 系统应用解耦
• 业务流量削峰

消息队列模型

点对点模式

• 多个生产者可以向同一个消息队列发送消息，一个消息只能被一个消费者消费，在被消费成功后，这条消息会被移除。如果消费者处理消息失败了，那么这条消息会重新被消费。

  

发布/订阅模式：

• 单个消息可以被多个订阅者并发的获取和处理。多个生产者可以将多个消息写到同一个 Topic 中，被同一个消费者消费。

  

消息队列对比

ActiveMQ：ActiveMQ 由 Apache 软件基金会基于 Java 语言开发的一个开源的消息代理。能够支持多个客户机或服务器。计算机集群等属性支持 ActiveMQ 来管理通信系统。

RabbitMQ：RabbitMQ 是实现了高级消息队列协议（AMQP）的开源消息代理软件（亦称面向消息的中间件）。RabbitMQ 服务器是用 Erlang 语言编写的，而集群和故障转移是构建在开放电信平台框架上的。

所有主要的编程语言均有与代理接口通讯的客户端库。RabbitMQ 支持多种消息传递协议、传递确认等特性。

Kafka：Apache Kafka 是由 Apache 软件基金会开发的一个开源消息系统项目，由 Scala 写成。

Kafka 最初是由 LinkedIn 开发，并于 2011 年初开源。2012 年 10 月从 Apache Incubator 毕业。

该项目的目标是为处理实时数据提供一个统一、高通量、低等待的平台。Kafka 是一个分布式的、分区的、多复本的日志提交服务。它通过一种独一无二的设计提供了一个消息系统的功能。

RocketMQ：Apache RocketMQ 是一个分布式消息和流媒体平台，具有低延迟、强一致、高性能和可靠性、万亿级容量和灵活的可扩展性。它有借鉴 Kafka 的设计思想，但不是 Kafka 的拷贝。

Pulsar：Apache Pulsar 是 Apache 软件基金会顶级项目，是下一代云原生分布式消息流平台，集消息、存储、轻量化函数式计算为一体，采用计算与存储分离架构设计。

特性	ActiveMQ	RabbitMQ	RocketMQ	Kafka	Pulsar
推出时间	2003	2007	2012	2010	2016
所属公司		Mozilla public License	Apache	Apache	Yahoo/Apache/顶级
特点		erlang语言发开，性能一般，出现比较早，有一定的用户基数	各个环节分布式扩展设计，主从HA,多种消费模式，性能很 好	高吞吐量、持久化数据存储、分布式系统易于扩展，性能极好	灵活、多租户、云原生架构、跨地域复制，性能超极好
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 MQ	10万级别，吞吐量高是kafka最大的优点	100万+，高吞吐，支持强一致
支持主题数	千级	百万级	千级，topic 达到千级时吞吐量会有较小幅度的下降。可以支撑大量 topic 是 RocketMQ 的一大优点	不限制，topic 达到百级时吞吐量会大幅度下降，要尽量保证 topic 数量不要过多，否则需要增加更多机器资源	Pulsar采用存算分离的架构，数据采用bookeeper存储，上层broker是无状态代理，两层可以对扩容，因此topic个数对吞吐量不会产生显著的影响。可无缝扩展到超过百万个 topic
事务	支持	支持	支持	支持	支持
消息顺序性	有序	有序	有序	分区有序	有序
消息重复	至少一次	至少一次	至少一次，最多一次	至少一次，最多一次
时效性	ms级	微秒级，RabbitMQ的一大优点	ms级	ms级	ms级
可用性	高，基于主从架构实现	高，基于主从架构实现	非常高，分布式架构	非常高，分布式架构，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	非常高，分布式架构，broker层是无状态代理，动态扩容，数据存储层bookkeeper采用segment-oriented存储机制，无写入不可用风向
消息可靠性	有较低的概率丢失数据	有较低的概率丢失数据	经过参数优化配置，消息可以做到0丢失。消息都是持久化的，先写入系统 PAGECACHE，然后刷盘，可以保证内存与磁盘都有一份数据；	经过参数优化配置，理论上消息可以做到0丢失	经过参数配置后，可以做到0丢失
消息回溯	不支持	不支持	支持（按时间回溯）	支持（按offset回溯）
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	云原生时代的新一代消息中间件，社区活跃、支持多租户、强一致、跨域部署等诸多特性
伸缩性		一般	高伸缩性，灵活的分布式横向扩展部署架构，整体架构和 kafka 很像	高伸缩性，每个主题（topic）包含多个分区（partition），主题中的分区可以分布在不同的主机（broker）中	Pulsar 采用了 BookKeeper，因此伸缩性更灵活
管理界面	普通	普通	完善	普通	完善
持久化	可以持久化到内存、文件、数据库	持久化不好，可以持久化到内存、文件	消息可以持久化到磁盘	磁盘	磁盘
消息路由		支持	不支持	不支持	支持
语言支持	支持多语言，Java优先	支持几乎所有最受欢迎的编程语言：Java，C，C ++，C＃，Ruby，Perl，Python，PHP等	支持Java、C++，但C++不成熟	支持多语言，Java优先	Java、C、C++ 、Python、Go、.NET、Node
社区活跃度	高	高	一般	高	高
消息的存活时间				不支持	支持消息TTL

Pulsar 架构

Pulsar 由 Producer、Consumer、多个 Broker 、一个 BookKeeper 集群、一个 Zookeeper 集群构成，具体如下图所示。

Pulsar 的多层架构影响了存储数据的方式。Pulsar 将 topic 分区划分为分片（segment），然后将这些分片存储在 Apache BookKeeper 的存储节点上，以提高性能、可伸缩性和可用性。 

跟Kafka不同的是，Pulsar的消息存储模型采用了分层的方式。 

第一层是Topic，用来存储Producer追加的messages，Topic下面是ledger层，保存了分片(Segment)，分片里面保存更小粒度的ertries，entries存储一条条的Message。

Bookkeeper中，数据的最小操作单位是Segment。

Ledger中的最后一个分片是最新写入的分片，如上图Segment-2。Segment-2之前的所有分片已完成封装，这些分片的数据是不会再发生变化的。这样增加或删除一个BookKeeper节点，或者迁移长期存储节点，都不会发生一致性问题。

Apache Pulsar 支持四种不同订阅模式

单个应用程序的订阅模式由排序和消费可扩展性需求决定。以下为这四种订阅模式及相关的排序保证。

• 独占（Exclusive）同一个topic只能有一个消费者订阅，如果多个消费者订阅，就会出错。Exclusive模式为默认订阅模式。

• 灾备（Failover）订阅模式都在分区级别支持强序列保证，支持跨 consumer 并行消费同一 topic 上的消息。同一个topic可以有多个消费者订阅，但是只能有一个消费者消费，其他订阅 的消费者作为故障转移的消费者，只有当前消费者出了故障才可以进行消费当前的topic。如下图：

• 共享（Shared）订阅模式支持将 consumer 的数量扩展至超过分区的数量，因此这种模式非常适合 worker 队列应用场景。同一个topic可以由多个消费者订阅和消费。消息通过round robin轮询机制分发给不同的消费者，并且每个消息仅会被分发给一个消费者。当消费者断开，发送给它的没有被消费的消息还会被重新分发给其它存活的消费者。如下图：

• 键共享（Key_Shared）订阅模式结合了其他订阅模式的优点，支持将 consumer 的数量扩展至超过分区的数量，也支持键级别的强序列保证。消息和消费者都会绑定一个key，消息只会发送给绑定同一个key的消费者。如果有新消费者建立连接或者有消费者断开连接，就需要更新一些消息的key。

 Kafka 架构

参考：360度无死角 | Pulsar与Kafka对比全解析-腾讯云开发者社区-腾讯云

Kafka 机器数量（经验公式）=2*（峰值生产速度副本数/100）+1
峰值速度：比如flume读取日志文件往kafka里写数据的峰值速度，得问公司上游业务团队获得
副本数：topic的副本数，一般是2个（3个）

Topic数量本身无限制，但Topic的分区数之和有上限，当达到上限后，会导致用户无法继续创建Topic。

Kafka架构由broker和zookeeper组成，如下图：

Broker Leader

Kafka采用分区(Partition)的方式来保存topic，每个topic都会在不同的broker保存多个分区副本，其中只有一个副本的分区是leader分区，供消费者使用。若干个broker作为follower。所有的数据读写都通过leader所在的服务器进行，并且leader在不同broker之间复制数据。如果某个broker宕机了，这个broker上的leader分区失效，需要在其他broker上重新进行选举。模型图如下：

Kafka的消费模型是采用消费者组的模式，每一个分区只能给消费者组中的一个消费者消费。Leader Broker 1再将数据复制到follower Broker 2和Broker 3。如下图：