Как вы знаете, распределенная система состоит из нескольких компьютеров, которые работают одновременно, образуя единый компьютер для конечного пользователя. И даже несмотря на сложности развертывания и обслуживания, сегодня распределенные системы интегрированы практически во все сферы, от электронных банковских систем до сенсорных сетей и многопользовательских онлайн-игр. Кроме того, распределенные системы предоставляют возможность удаленного доступа к данным и ресурсам, в связи с чем пользователи могут работать в любой точке мира.
Однако в таких системах возникают сложности, связанные с передачей информации между компонентами. И здесь нельзя обойтись без брокеров сообщений, о которых мы поговорим в этой статье.
Знакомство с Message Broker
Брокер сообщений считается неотъемлемым элементом любой распределенной системы, который обеспечивает доставку сообщений от отправителя к получателю. Он позволяет разделить приложение на отдельные компоненты, которые могут работать независимо друг от друга и обрабатывать сообщения асинхронно. Также брокер может выполнять ряд других функций, таких как проверка сообщений на ошибки, хранение сообщений на диске или разбиение больших сообщений на меньшие для более эффективной обработки. При том, что Message Broker может быть интегрирован в общую архитектуру системы или работать как отдельный сервис. А теперь обо всем по порядку. Начнем с ключевых терминов, которые неразрывно связаны с брокерами.
Вот несколько ключевых понятий:
- Producer — является отправителем сообщений в брокер, который затем доставляет их подписчикам или потребителям.
- Consumer — получает и обрабатывает сообщения, полученные из брокера сообщений и отправленные Producer.
- Topic — представляет собой модель отправки и получения сообщений, где Producer отправляет сообщения на определенную тему, а получатели, подписанные на эту тему, получают эти сообщения.
Принцип работы брокера
Брокер выполняет целый ряд функций, связанных с передачей информации в системе по принципу публикации-подписки (Pub/Sub). Он принимает все сообщения, осуществляет их фильтрацию и определяет, какие подписчики заинтересованы в этой информации, а какие нет. Если описывать процесс пошагово, то он реализуется следующим образом:
- Издатель (Producer) отправляет сообщение на брокер, указывая тему (Topic), к которой эти данные относятся.
- Брокер анализирует, какие пользователи подписаны на данную тему, и пересылает сообщение всем заинтересованным подписчикам.
- Каждый подписчик (Consumer) получает сообщение на данную тему и затем обрабатывает его, а в некоторых случаях игнорирует.
Использование брокера позволяет улучшить эффективность передачи информации в системе, обеспечивает быстрое распространение информации между подписчиками и исключает возможность конфликтов при передаче сообщений.
Про плюсы и минусы брокеров
Как и любой другой инструмент, брокеры сообщений имеют свои плюсы и минусы. Использовать брокеры сообщений нужно по ряду причин:
- Сохранение целостности данных при возникновении сбоев в системе благодаря механизмам обеспечения надежности и отказоустойчивости.
- Гибкая настройка и масштабирование системы позволяет справляться с любыми объемами данных независимо от нагрузки.
- 100% доставка сообщений получателю даже в том случае, если тот не готов обработать информацию в данный момент. Если получатель не готов, сообщение будет сохранено в очереди, а получатель получит его позже.
- Наличие механизмов шифрования и аутентификации для безопасного обмена данными. Это дает уверенность в том, что сообщение будет доставлено по нужному адресу и будет защищено от несанкционированного доступа и использования.
- Увеличение эффективность системы за счет асинхронной обработки сообщений. Это позволяет системе быстрее обрабатывать сообщения и не задерживаться на обработке данных.
При использовании брокеров сообщений следует учитывать возможные недостатки. Возможно, кто-нибудь не сможет справиться с усложнением системы после добавления нового компонента. Кроме того, перед началом работы нужно приложить много времени и усилий на изучение брокеров. Процесс обучения не самый легкий и быстрый из-за их сложной архитектуры. Еще одним недостатком может быть дополнительная нагрузка на сеть, возникающая из-за передачи данных между компонентами системы. Это может быть особенно проблематично, когда работаешь в условиях ограниченной пропускной способности сети. Но если вы все-таки решились на использование этого инструмента, то нужно учитывать ряд нюансов, о которых мы рассказали ниже.
Что нужно учитывать при использовании брокеров
Перед началом использования брокера сообщений следует выбрать подходящую для вас платформу, основываясь на потребностях и финансовых возможностях. При этом нужно оценить производительность и надежность брокера, убедившись, что он соответствует поставленным целям. В следующем разделе мы приведем примеры наиболее популярных и проверенных брокеров, а также познакомим с их особенностями.
А пока еще несколько рекомендаций:
- У компании должно хватать ресурсов на обработку сообщений с двух сторон. Так, например, при использовании RabbitMQ, возможно, потребуется установить дополнительный сервер для эффективной обработки данных и поддержания надежной работы системы.
- Для обеспечения стабильной работы системы брокера сообщений необходимо уделять должное внимание мониторингу и логированию на всех этапах — от разработки до использования. Важно разработать надежный механизм мониторинга и отслеживания возможных ошибок, который поможет своевременно обнаруживать и устранять возникающие проблемы.
- Также на этапе разработки будет полезно воспользоваться инструментами вроде Apache JMeter и Chaos Monkey. С ними можно протестировать нагрузку и симуляцию отказов.
- Не забывайте, что перед обновлением системы нужно разработать стратегию, которая гарантирует сохранность данных. Процесс обновления не должен повлиять на производительность системы, а также вызывать сбои в работе. Здесь вам поможет использование резервных копий, управление версиями и контроль изменений, а также тестирование и отладка перед обновлением.
Популярные брокеры сообщений
- Apache Kafka — это распределенный брокер сообщений с открытым исходным кодом, который был создан в компании LinkedIn и входит в состав Apache Foundation. Он написан на Scala и Java и назван в честь Франца Кафки. Брокер Kafka работает по принципу публикации-подписки. Когда данные публикуются в Kafka, они сохраняются в топике, а пользователи, подписанные на этот топик, получают опубликованную в нем информацию. Kafka способна обрабатывать огромные объемы сообщений в секунду, что делает ее очень популярной в различных отраслях, включая финансы, телекоммуникации и многие другие. В финансовой сфере Kafka используется для обработки транзакций, сбора логов, передачи информации о котировках и данных мониторинга рынка, а также в телекоммуникациях для обработки потоковых данных, мониторинга сетей и управления устройствами.
- RabbitMQ — это брокер сообщений с гибкими возможностями маршрутизации сообщений, которые позволяют управлять потоком данных и гарантировать доставку сообщений в правильное место. Пользователи могут настраивать правила маршрутизации сообщений, чтобы определить целевые очереди для различных типов сообщений и отправителей, что позволяет оптимизировать обработку сообщений и снизить нагрузку на систему при работе с большим объемом данных. Благодаря своей эффективности и гибкости RabbitMQ широко используется в различных сценариях, таких как микросервисная архитектура, обработка событий и многих других.
- Redis — тоже может использоваться в качестве брокера сообщений. Он предоставляет быстрый и надежный канал связи между приложениями, обеспечивая механизмы для отправки и получения сообщений, а также их хранения и маршрутизации. Redis может использоваться для различных задач, таких как уведомления, очереди задач, аналитики и других сценариев, где требуется обмен сообщениями между компонентами приложения. Redis также обладает высокой производительностью и масштабируемостью, что делает его популярным выбором для многих разработчиков.
- ActiveMQ — это брокер сообщений, который использует протокол JMS для обмена данными между компонентами Java-приложений и является кросс-языковым благодаря поддержке кросс-языковых клиентов. Этот брокер сообщений может быть масштабирован как для малых, так и для крупных систем и может работать в распределенной среде с несколькими брокерами для создания высокодоступных систем. ActiveMQ имеет широкий набор возможностей, таких как поддержка различных протоколов, механизмов доставки сообщений, моделей подписки и протоколов безопасности. Это делает его привлекательным выбором для многих организаций в различных отраслях, таких как финансы, здравоохранение, телекоммуникации и т.д.
Подведем итоги
Использование брокеров сообщений позволяет разработчикам создавать сложные распределенные системы, которые могут при необходимости масштабироваться. Они также могут упростить процесс разработки приложений и снизить риски, связанные с интеграцией разных компонентов. Однако, чтобы добиться максимальной эффективности от использования брокеров сообщений, важно ответственно подходить к их выбору и учитывать рекомендации, которыми мы поделились в этой статье.
Кстати, в официальном канале Timeweb Cloud собрали комьюнити из специалистов, которые говорят про IT-тренды, делятся полезными инструкциями и даже приглашают к себе работать.💥
