仿RabbiteMq实现简易消息队列正式篇（需求分析）

@TOC

      

目录

MQ的实现方法

RabbitMq中的相关概念

消息队列系统模块划分

总体划分

服务端模块

数据管理模块

虚拟机数据管理模块

交换机路由模块

消费者管理模块

信道（通信）管理模块

连接管理模块

服务端BrokerServer模块

客户端模块

消费者管理模块

信道管理客户端

连接管理模块

基于以上的三个模块封装实现：订阅客户端 / 发布客户端

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        消息队列中间件是在分布式系统中重要的组件，主要解决应用耦合，异步消息，流量削峰等等问题。实现高性能，高可用，可伸缩和最终一致性架构，是大型分布式系统不可缺少的中间件。目前常用的消息队列是RabbitMq, KafKa,ZeroMq,MetaMq等。

        我们是仿照RabbitMq实现简易的消息队列，就得先了解RabbitMq，RabbitMq是一种开源消息中间件，使用Erlang语言进行开发，实现了高级消息队列协议（AMQP）

MQ的实现方法

        MQ的实现方法有两种：AMQP和JMS

1.         AMQP代表高级消息队列协议，是一个开放的应用层协议标准，用于设计面向消息的中间件。所以我们使用protobuf制作消息。
2.         JMS即Java消息服务（JavaMessage Service）应用程序接口，是一个Java平台中关于面向消息中间件的API

        JMS是JavaEE规范中的一种，类比JDBC，很多消息中间件都实现了JMS规范，例如：ActiveMQ。RabbitMQ 官方没有提供JMS的实现包，但是开源社区有

RabbitMq中的相关概念

•         Broker：接收和分发消息的应用，RabbitMQ Server就是Message Broker
•         Virtual host： 出于多租户和安全因素设计的，把AMQP的基本组件划分到一个虚拟的分组中，类似网络中的namespace 概念。当多个不同的用户使用同一个RabbitMQ Server提供服务的时，可以划分成多个vhost，每个用户在自己的vhost创建exchange/queue等
•         Connection：publisher/consumer和broker之间的TCP连接Channel：如果每一次访问RabbitMQ都建立一次Connection，在消息量大的时候建立TCP Connection的开销将是巨大的，效率也较低，Channel 是在connection 内部建立的逻辑连接，如果应用程序支持多线程，通常每个thread创建单独的channel 进行通信，AMQP method 包含了channel id 帮助客户端和 message broker识别channel, 所以channel 之间是完全隔离的，Channel 作为轻量级的Connection 极大减少了操作系统建立Tcp Connection 的开销
•         Exchange：message 到达broker 的第一站， 根据分发规则，匹配查询表中的rounting_key，分发消息到queue中去，常见的类型是direct(直接匹配), topic（主题匹配）, fanout（广播匹配）
•         Queue：消息最终被送到这里等待consumer取走Binding：exchange 和 queue 之间的虚拟连接，bingding 中可以包含routing key.
•         Binding信息被保存到exchange中的查询表中，用于message 的分发依据

接下来说一下我们仿RabbitMq需要实现的东西

消息队列系统模块划分

总体划分

• 服务端
• 发布客户端
• 订阅客户端

服务端模块

数据管理模块

• 交换机数据管理模块
• 队列数据管理模块
• 绑定数据管理模块
• 消息数据管理模块

以上模块分别实现数据的管理以及持久化存储

虚拟机数据管理模块

• 虚拟机其实就是交换机+队列+绑定+消息的整体逻辑单元
• 因此虚拟的数据管理其实就是将以上四个模块的合并管理

交换机路由模块

• 消息的发布，将一条新消息发布到交换机上，由交换机决定放入哪些队列
• 而决定交给哪个队列，其中交换机类型起了很大作用（直接交换，广播交换，主题交换）
• 直接交换和广播交换的思想较为简单，而主题交换设计到了一个规则匹配的流程
• 而交换路由就是专门做匹配过程的

消费者管理模块

• 消费者指的是订阅了一个队列消息的客户端，一旦这个队列有了消息就会推送给这个客户端
• 在核心API中有个订阅消息的服务---这里的订阅不是订阅某条消息，而是订阅某个队列的消息
• 当前主要实现消息推送功能，因此一旦有了消息，就要能找到消费者相关的信息（消费者对应的信道）

信道（通信）管理模块

• 一个连接可能会对应有多个通信通道
• 一旦某个客户端要关闭通信，关闭的不是连接，而是自己对应的通信通道，关闭信道我们就需要将客户端的订阅给取消

连接管理模块

• 就是一个网络通信对应的连接
• 因为当一个连接要关闭的时候，就应该把连接关联的通道全部关闭，因此也有数据至少要管理关联的信道

服务端BrokerServer模块

• 这个模块是将以上所有模块的整合，整合成为一个服务端

客户端模块

消费者管理模块

一个订阅客户端，当订阅一个队列消息的时候，其就相当于创建了一个消费者

信道管理客户端

客户端的信道和服务端的信道是一一对应的，服务端信道提供的服务，客户端都有

相当于服务端向客户端提供服务，客户端为用户提供服务

连接管理模块

对于用户来说，所有的服务都是通过信道完成的，信道在用户的角度就是一个通信通道（而不是连接）

因此所有的请求就是通过信道来完成的

连接的管理就包含了客户端资源的整合

基于以上的三个模块封装实现：订阅客户端 / 发布客户端

订阅客户端：订阅一个队列的消息，收到推送过来的消息进行处理

发布客户端：向一个交换机发布消息。