В настоящее время приложения становятся все более и более сложными. Разработчики должны постоянно иметь дело с процессами, требующими много времени и ресурсов.
Передача данных между конкретными сервисами и обработка больших объемов данных — это лишь несколько распространенных проблем, с которыми ежедневно сталкиваются разработчики. К счастью, для решения этих сложностей созданы новые технологии и инструменты, и брокер сообщений является одним из них.
Брокеры сообщений позволяют сетевым решениям обмениваться сообщениями и взаимодействовать друг с другом. Давайте лучше разберемся в этой революционной технологии.
Оглавление
Что такое брокер сообщений?
Брокер сообщений — это программный инструмент, который помогает службам и приложениям передавать сообщения для связи и обмена информацией. Брокеры сообщений образуют общий механизм интеграции для субсидирования облачных, бессерверных, микросервисных и гибридных облачных архитектур.
Брокер сообщений достигает этого путем преобразования сообщений между авторизованными протоколами обмена сообщениями. Это побуждает взаимозависимые службы мгновенно взаимодействовать друг с другом, независимо от их различных языков программирования.
Как работают брокеры сообщений?
Брокеры сообщений могут защищать, архивировать, маршрутизировать и отправлять сообщения соответствующим получателям. Они работают как мост между различными приложениями, позволяя отправителям отправлять сообщения, не зная местоположения, активности или количества получателей.
Брокеры сообщений часто полагаются на элемент, известный как очередь сообщений, для обеспечения надежного хранения сообщений и безопасной доставки. Очередь сообщений хранит и индексирует сообщения до тех пор, пока приложения-потребители не смогут их обработать. Сообщения хранятся в очереди сообщений так же, как они были переданы, и остаются там до тех пор, пока не будет подтверждено их получение.
Чтобы лучше понять, как брокеры сообщений выполняют свои задачи, давайте разберемся с некоторыми из его фундаментальных концепций:
- Источник — это интерфейс, который напрямую взаимодействует с посредником сообщений для отправки сохраненных сообщений для распространения.
- Потребитель — это объект, которому должно быть доставлено сообщение и который требует данные от брокера сообщений. Вы также можете называть их подписчиками.
- Очередь или тема — это тип данных, используемый брокерами сообщений для хранения сообщений. Вы можете считать их папкой на компьютере, и они работают по принципу FIFO (First in First out).
- Наконец, у нас есть Exchanger, своего рода логическая сущность, которая управляет очередями и создает группы сообщений, позволяя потребителям обмениваться сообщениями.
Связь посредством обмена сообщениями с использованием брокеров сообщений осуществляется на основе двух различных шаблонов или стилей обмена сообщениями. Они известны как обмен сообщениями «точка-точка» и обмен сообщениями «публикация/подписка».
Обмен сообщениями «точка-точка»: эта модель связи представляет собой шаблон распределения, используемый в очередях сообщений, где отправитель и получатель каждого сообщения связаны по принципу «один к одному». Каждое сообщение в очереди читается только один раз и отправляется только одному получателю.
Модель обмена сообщениями «точка-точка» реализована в сценариях «Управление заработной платой» и «Обработка финансовых транзакций», где необходимо гарантировать, что каждый платеж производится только один раз. Если потребитель находится в автономном режиме, брокер сообщений сохраняет его в очереди сообщений и доставляет позже.
Публикация/подписка на сообщения: в этом режиме обмена сообщениями производитель совершенно не знает, кто будет потребителем сообщения. Он отправляет сообщения по теме, и все приложения, подписавшиеся на него, получают все опубликованные сообщения.
Потребитель и производитель имеют отношения «один ко многим», и модель используется в системе на основе архитектуры, управляемой событиями, где приложения не зависят друг от друга.
Вот жизненный цикл передачи сообщения с использованием брокера сообщений.
- Цикл начинается с отправки сообщений одному или нескольким адресатам.
- Затем преобразуйте сообщения в другую модель.
- Разделите сообщения на более мелкие части, передайте их потребителю, а затем соберите ответы и преобразуйте их в одно сообщение для отправки обратно пользователю.
- Используйте стороннее хранилище, чтобы добавить или сохранить сообщение.
- Получить необходимые данные с помощью веб-сервисов
- Отправляйте ответы в случае сбоя сообщения или ошибок.
- Используйте шаблон публикации-подписки для маршрутизации сообщений на основе контента и темы.
Преимущества использования брокеров сообщений
Вот преимущества использования брокеров сообщений в сети:
- Производитель и потребитель могут обмениваться сообщениями независимо от того, находится ли другой в сети. Брокер сообщений будет доставлять сообщение всякий раз, когда потребитель становится активным.
- Брокеры сообщений гарантируют доставку сообщения в любой ситуации, а механизм подтверждения сообщает производителю о доставке, что делает технологию очень надежной и устойчивой.
- Асинхронная обработка гарантирует, что задачи, требующие большого количества системных ресурсов, поручаются разным процессам. Это ускоряет ваше приложение и улучшает взаимодействие с пользователем.
- Брокеры сообщений повторно доставляют сообщения, не доставленные из-за сбоя. Resent выполняется либо сразу, либо позже в какой-то момент времени. Если сообщения остаются недоставленными после многочисленных попыток, сообщения перенаправляются производителю.
Ниже мы собрали популярные брокеры сообщений, которые вы можете выбрать для облегчения связи между современными приложениями.
Мемфис
Memphis — это брокер сообщений с открытым исходным кодом, специально созданный разработчиками для использования в сценариях использования потоковой передачи в приложениях. Его можно легко развернуть и масштабировать ваше управляемое данными приложение за несколько секунд.
Разработчики позаботились о том, чтобы пользователи могли воспользоваться преимуществами, предлагаемыми другими брокерами сообщений, и многим другим из Мемфиса. Этот брокер сообщений использует функциональные возможности ядра NATS, предлагая методы автоматической оптимизации, управление схемой, встроенную обработку и возможности устранения неполадок.
Этот управляемый сообществом брокер сообщений имеет удобный интерфейс, полностью оптимизированный для обеспечения исключительной производительности. Memphis оснащен интерфейсом командной строки и SDK для Node.JS, Go, Python, Typescript и NestJS, что позволяет разработчикам интегрировать функции брокера сообщений на свою платформу.
Он предлагает функцию очереди недоставленных сообщений с автоматическими средствами повторной передачи сообщений для уведомления о необработанных сообщениях.
Ключевые особенности Мемфиса:
- Работает в Kubernetes для поддержки полной аппаратной абстракции для масштабирования, обновления, перезагрузки и многого другого.
- Устранить неполадки с неиспользованными сообщениями легко, если получить доступ к пути передачи данных каждого сообщения.
- Интуитивно понятный пользовательский интерфейс и интерфейс командной строки удобны для инженеров по обработке данных для устранения ошибок в режиме реального времени.
- Содержит уникальное управление схемой и встроенные возможности преобразования.
RabbitMQ
Выпущенный в 2007 году RabbitMQ является одним из лучших брокеров сообщений, широко используемым тысячами пользователей по всему миру в качестве посредника сообщений. Написанный на языке программирования Erlang, он невероятно легкий и может быть установлен как в облаке, так и в локальной среде.
RabbitMQ очень надежен и интуитивно понятен, а его удобный интерфейс позволяет приложениям обмениваться сообщениями и легко управлять брокером сообщений. Этот мощный брокер сообщений совместим со многими платформами разработчиков и поддерживает множество протоколов обмена сообщениями. Его можно легко развернуть в распределенных и федеративных конфигурациях для удовлетворения масштабных требований.
Брокер сообщений совместим и работает с несколькими операционными системами, облачными платформами и инструментами разработчика. Основные поддерживаемые языки: Java, .NET, PHP, Python, JavaScript, Ruby и Go. Он имеет различные функции и поддерживает плагины, облегчающие интеграцию и взаимодействие с другими системами.
Будучи брокером сообщений с открытым исходным кодом, RabbitMQ совершенно бесплатен. Отдельный коммерческий релиз также доступен по подписке.
Апач Кафка
Затем у нас есть Apache Kafka, надежный брокер сообщений, предлагающий лучшую пропускную способность, встроенное разделение, репликацию и отказоустойчивость, чем другие брокеры обмена сообщениями. Kafka использует технику распределенной системы, которая использует протокол TCP для обеспечения связи между клиентами и серверами.
Это гарантирует высокую производительность, что делает Kafka идеальным решением для удовлетворения коммуникационных потребностей больших приложений обработки сообщений.
Apache Kafka можно развернуть как в локальных, так и в облачных системах, и он безупречно работает на «голом железе», виртуальных машинах и контейнерах. Обычно он находит свое применение там, где требуется изолировать обработчиков и производителей данных, буферизовать недоставленные сообщения и в подобных сценариях.
Этот брокер сообщений с открытым исходным кодом изначально был создан для отслеживания действий на веб-сайте и хранения обширных данных. Его способность хранить большие объемы данных в распределенном и отказоустойчивом кластере делает его идеальным выбором для крупных технологических компаний. Kafka Message Broker может умело управлять потоковой передачей событий в реальном времени, конвейерной обработкой и воспроизведением данных, что требуется в сценариях быстрой работы.
Апач ActiveMQ
Основанный на Java, Apache ActiveMQ — это брокер сообщений с открытым исходным кодом, способный управлять настройкой и обслуживанием от вашего имени, снижая вашу рабочую нагрузку.
Он поддерживает все основные стандартные протоколы, используемые в отрасли, и обеспечивает бесшовную интеграцию с несколькими платформами с использованием популярного протокола AMQP.
Точно так же протокол STOMP облегчает обмен сообщениями между веб-приложениями через WebSockets, а протокол MQTT позволяет обмениваться сообщениями между устройствами IoT.
Он совместим с многочисленными межъязыковыми платформами и клиентами, созданными на разных языках, включая JavaScript, C, C++, Python, .Net и другие.
Он поддерживает расширенные функции, такие как группы сообщений, комбинированные очереди и кластеризация, и это лишь некоторые из них. ActiveMQ является очень гибким и достаточно универсальным, чтобы его можно было быстро реализовать в различных случаях использования обмена сообщениями.
ActiveMQ доступен в двух вариантах — «классическом» брокере и расширенной версии, известной как Artemis.
Классический ActiveMQ построен на бесконечной подключаемой архитектуре и совместим с несколькими поколениями приложений для обмена сообщениями. С другой стороны, Artemis, расширенная версия ActiveMQ, демонстрирует неблокирующую архитектуру для обеспечения высокой производительности, необходимой для приложений нового поколения.
WSO2
WSO2 — это следующий брокер сообщений, на который стоит обратить внимание. Он создан с целью предложить возможности обмена сообщениями в распределенной среде.
Чрезвычайно легкий и простой в использовании, этот брокер сообщений оснащен режимом непрерывной доступности, который обеспечивает высокую доступность и расширяет серверы в кластере, тем самым сводя к минимуму вероятность единой точки отказа.
Технология с открытым исходным кодом эффективно управляет несколькими очередями, подписчиками и сообщениями для обеспечения постоянного обмена сообщениями.
WSO2 поддерживает несколько протоколов, в том числе MQTT, облегченный сетевой протокол для межмашинного взаимодействия, предлагающий функции корпоративного обмена сообщениями в IoT.
Он связывает удаленные устройства с брокерами, обеспечивая связь между машинами (M2M), которая может генерировать десятки тысяч одновременных событий каждую секунду. WSO2 использует гибкую модель развертывания, предлагая функции выполнения на одном узле для кластерных развертываний.
Примечательные особенности WSO2 заключаются в следующем:
- Поддерживает API JMS v1.0 и v1.1.
- Соответствует набору стандартов.
- Поддерживает протокол Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) v0.91 и протокол MQTT для всех уровней QoS и сохраненного обмена сообщениями.
- Поддерживает множество языков/платформ, включая Java, .Net, C, C++, PHP, Ruby, Erlang и другие.
ZeroMQ
Наконец, у нас есть ZeroMQ, сложный брокер сообщений, который предлагает высокоскоростные соединения между приложениями независимо от языка и платформы, на которой они работают.
Он состоит из механизмов асинхронного ввода-вывода, загруженных в библиотеки обмена сообщениями, и устанавливает отношения «многие ко многим» между отправителем и получателем.
Он передает сообщения от одного приложения к другому через веб-сокеты с помощью многочисленных транспортных каналов, таких как внутрипроцессные, межпроцессные, TCP, многоадресная рассылка, TIPC, IPC и UDP.
ZeroMQ оснащен всеми функциями, присутствующими в стандартной распределенной системе обмена сообщениями, и отправляет сообщения через подключаемые сокеты, которые могут быть организованы по различным шаблонам, таким как публикация-подписка, запрос-ответ, распределение задач и разветвление.
ZeroMQ обеспечивает высокую степень настройки для удовлетворения уникальных требований различных вариантов использования и поддерживает несколько шаблонов обмена сообщениями и языковых реализаций.
Он совместим с различными языками программирования, наиболее известными из которых являются C, C++, C#, Java, Python, Ruby и Perl.
Брокер сообщений чрезвычайно быстр, имеет открытый исходный код и имеет облегченную библиотеку обмена сообщениями, которая помогает исключительно хорошо работать даже с механизмами асинхронного ввода-вывода.
Подводя итоги
Итак, теперь у нас есть довольно четкое представление о том, как развертывание брокеров сообщений в системе может значительно улучшить общую коммуникационную архитектуру. Существует множество надежных поставщиков брокеров сообщений, и мы перечислили самых популярных брокеров сообщений, захвативших рынок.
Вы можете использовать любого из брокеров сообщений, которые, по вашему мнению, способны удовлетворить потребности вашей организации в управлении данными и помочь распределять сообщения между вашими приложениями.
Вы также можете изучить лучший SMS API для отправки сообщений своим пользователям.