消息系统——ActiveMQ & JMS

《大型分布式网站架构设计与实践》

消息系统

在分布式系统中，消息系统的应用十分广泛，消息可以作为应用间通信的一种方式。消息被保存到队列中，知道被接收者取出。由于消息发送者不需要同时等待消息接收者的响应，消息的异步接收降低了系统集成的耦合度，提升了分布式系统协作的效率，使得系统能够更快的响应用户，提供更高的吞吐。当系统处于峰值压力时，分布式消息队列还能作为缓冲，销锋填谷，缓解集群的压力，避免整个系统被压垮。

开源的消息系统有很多，包括Apache的ActiveMQ、Apache的Kafka、RabbitMQ、memcacheQ等。

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ActiveMQ & JMS

ActiveMQ 采用java来实现，因此他能很好地支持javaEE提出的JMS规范。JMS规范（Java Message Service，既java消息服务）是一组Java应用程序接口。他提供消息的创建、发送、接收、读取等一系列服务。JMS定义了一组公开应用程序接口和相应的语法，类似于java数据库的统一访问接口JDBC，他是一种与厂商无关的API，使得java程序能够与不同厂商的消息组件很好地进行通信。

JMS支持的消息类型包括简单文本、可序列化对象、键值对、字节流、流，以及无有效负载的消息等。消息的发送是异步的，因此，消息的发布者发送完消息之后，不需要等待消息接收者立即响应，这样便提高了分布式系统协作的效率。

JMS支持两种消息发送和接收模型。一种称为Point-to-Point（P2P模型），既采用点到点的方式发送消息。P2P模型是基于队列的，消息生产者发送消息到队列，消息消费者从队列中接收消息，队列的存在使得消息的异步传输成为可能，P2P模型在点对点的情况下进行消息的传递时使用。另一种称为pub/sub(Publish/Subscribe，既发布/订阅)模型，发布/订阅模型定义了如何向一个内容节点发布和订阅消息，这个内容节点称为topic（主题）,主题可以认为是消息传递的中介，消息发布者将消息发布到某个主题，而消息订阅者则从主题订阅消息。主题使得消息的订阅者与消息的发布者互相保持独立，不需要进行接触即可保证消息的传递，发布/订阅模型在消息的一对多广播时采用。

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ActiveMQ 集群部署

针对分布式环境下对系统高可用的严格要求，以及面临高并发的用户访问，海量消息发送等场景的挑战，单个ActiveMQ 实例往往难以满足系统高可用与容量扩展的需求，这时ActiveMQ 的高可用方案及集群部署就显得十分重要了。

当一个应用被部署到生产环境中，进行容错和避免单点故障是十分重要的，这样可以避免因为单个节点的不可用而导致整个系统的不可用。目前，ActiveMQ 所提供的高可用方案主要是基于Master-Slave模式实现的冷备方案，较为常用的包括基于共享文件系统的Master-Slave架构和基于共享数据库的Master-Slave架构。

当系统规模不断的发展，产生和消费者消息的客户端越来越多，并发的请求数以及发送的消息量不断增加，使得系统逐渐地不堪重负。采用垂直扩展可以提升ActiveMQ单broker的处理能力。扩展最直接的方法就是提升硬件性能，如提高CPU和内存的能力，这种方式最为简单也最为直接。在这就是通过调节ActiveMQ本身的一些配置来提升系统的并发处理能力，如使用nio代替阻塞I/O，提高系统处理并发请求的能力，或者调整JVM与ActiveMQ可用内存空间。

硬件的性能毕竟不能无限制的提升，垂直扩展到一定程度时，必然会遇到瓶颈，这时需要对系统进行相应的水平扩展。对于ActiveMQ来说，可以采用broker拆分的方式，将不相关的queue和topic拆分到多个broker，来达到提升系统吞吐能力的目的。