MQ有什么用？

MQ（消息隊列）是一種FIFO（先進(jìn)先出）的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，主要用于實現(xiàn)異步通信、削峰平谷和解耦等功能。它通過將生產(chǎn)者生成的消息發(fā)送到隊列中，然后由消費者進(jìn)行消費。這樣，生產(chǎn)者和消費者之間就不存在直接的耦合關(guān)系。

其中，MQ的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

• 異步通信：由于存在MQ這個中間件，生產(chǎn)者將消息發(fā)送到隊列后，可以立即返回，無需等待消費者處理完畢。這樣可以提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度和并發(fā)能力。
• 削峰平谷：當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)峰值請求時，MQ可以存儲大量的請求消息，將峰值數(shù)據(jù)緩沖下來，然后由消費者按照自己的處理能力逐步消費。這樣可以避免系統(tǒng)因突發(fā)流量而崩潰，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
• 解耦功能：MQ可以將生產(chǎn)者和消費者兩端分離開來，實現(xiàn)系統(tǒng)之間的解耦。尤其在跨語言的場景下，MQ可以輕松實現(xiàn)不同語言程序之間的通信，簡化開發(fā)和維護(hù)的復(fù)雜性。

然而，引入MQ也存在一些劣勢需要注意：

• 高可用性要求：為了保證MQ的正常運(yùn)行，需要對MQ進(jìn)行高可用性的設(shè)計和部署。一旦MQ宕機(jī)，整個業(yè)務(wù)流程可能會受到影響，導(dǎo)致系統(tǒng)不可用。
• 系統(tǒng)復(fù)雜性提高：引入MQ后，需要專門的人員進(jìn)行維護(hù)和管理，并對MQ產(chǎn)品有深入的了解。同時，為了保證消息的不丟失和消費冪等性，還需要進(jìn)行一些額外的工作。
• 系統(tǒng)一致性問題：由于MQ是異步通信的方式，當(dāng)一個業(yè)務(wù)生成后，如果需要兩個系統(tǒng)之間的一致性，就需要保證兩個系統(tǒng)都成功執(zhí)行完成。否則，可能會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不一致的情況。

綜上所述，MQ在提供異步通信、削峰平谷和解耦等功能的同時，也需要注意高可用性、系統(tǒng)復(fù)雜性和系統(tǒng)一致性等問題。在使用MQ時，需要綜合考慮這些因素，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)脑O(shè)計和調(diào)優(yōu)。

如何進(jìn)行產(chǎn)品選型

目前市場上有三大主流MQ產(chǎn)品供選擇，它們分別是kafka、rabbitmq和rocketmq。

• kafka的性能最快，效率最高，適用于處理日志分析、大數(shù)據(jù)分析等場景。然而，kafka存在數(shù)據(jù)丟失的風(fēng)險，并且功能相對單一，不保證消息的可靠性。
• rabbitmq保證了消息的可靠性，但無法處理大數(shù)據(jù)量的消息隊列。一旦數(shù)據(jù)量增大，整個MQ服務(wù)器的性能將下降。因此，rabbitmq適用于小規(guī)模場景。
• rocketmq吸取了kafka和rabbitmq的優(yōu)點，幾乎可以應(yīng)用于各種場景。它既具有高效率又具有高可靠性。不過需要注意的是，開源版本的rocketmq可能不如商業(yè)版本穩(wěn)定和可靠。

因此，在進(jìn)行產(chǎn)品選型時，您需要綜合考慮各個MQ產(chǎn)品的特點和適用場景。如果您需要處理大數(shù)據(jù)量的消息隊列，可以考慮kafka或者商業(yè)版本的rocketmq。如果您對消息的可靠性要求較高，可以選擇rabbitmq或者商業(yè)版本的rocketmq。

如何保證消息不丟失？

首先，我們要檢查可能導(dǎo)致消息丟失的部分：

• 生產(chǎn)者將消息發(fā)送到消息隊列服務(wù)器；
• 消息隊列服務(wù)器宕機(jī)；
• 消息隊列服務(wù)器未將消息刷新到磁盤；
• 消息隊列將消息發(fā)送給消費者。

然后根據(jù)每一步開始分析如何保證消息不丟失；

RocketMQ獨有的事務(wù)消息機(jī)制：

1. 對于使用Kafka、RocketMQ、RabbitMQ的情況，它們都有消息確認(rèn)機(jī)制。例如，消息只有在到達(dá)消息隊列后才會返回確認(rèn)信息。RocketMQ還有獨有的事務(wù)消息機(jī)制，可以確認(rèn)消息是否成功發(fā)送到消息隊列服務(wù)器，并與相關(guān)業(yè)務(wù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。當(dāng)消息隊列服務(wù)器監(jiān)聽到生產(chǎn)者服務(wù)器未返回成功時，會持續(xù)回調(diào)生產(chǎn)者服務(wù)器，直到成功或超時。
2. 如果消息隊列服務(wù)器宕機(jī)，說明需要保證消息隊列的高可用性。因此，必須使用集群環(huán)境。對于RocketMQ來說，它的節(jié)點分為主節(jié)點和從節(jié)點。一旦主節(jié)點宕機(jī)，從節(jié)點會立即啟動，確保消息不丟失。但是主從同步是異步進(jìn)行的，因此需要使用Dledger集群的兩階段提交來確保超過半數(shù)的機(jī)器同步成功后才能返回給生產(chǎn)者。對于RabbitMQ集群，普通集群是分散存儲的，即所有集群的總和等于隊列的總數(shù)，沒有備份。這可能導(dǎo)致機(jī)器宕機(jī)后丟失部分?jǐn)?shù)據(jù)，所以RabbitMQ有一個鏡像集群，會主動在節(jié)點之間進(jìn)行同步，解決了數(shù)據(jù)丟失的問題。至于Kafka，本身允許丟失數(shù)據(jù)的情況，因此不需要對Kafka進(jìn)行大量的消息可靠性優(yōu)化以減少效率問題。但它有一個ack確認(rèn)機(jī)制。
3. 對于RocketMQ，可以采用異步刷盤來確保效率，但如果要確保消息的可靠性，就需要使用同步刷盤機(jī)制，即損失一部分效率。對于RabbitMQ，可以設(shè)置隊列持久化來確保消息刷盤。
4. 當(dāng)消息隊列將消息投遞給消費者時，消費者自己需要采取相應(yīng)的策略。對于RocketMQ、RabbitMQ和Kafka，都應(yīng)將消息的偏移量設(shè)置為手動提交，而不是自動提交。否則，如果某個消費者消費失敗，該條消息將會丟失。

如何保證消息消費的冪等性？

為了保證消息消費的冪等性，我們可以采取以下策略。首先，在生產(chǎn)者端，我們需要為每條消息設(shè)置一個唯一的業(yè)務(wù)ID，確保消息的唯一性。這可以通過生成全局唯一的UUID或者使用分布式ID生成算法來實現(xiàn)。

然后，在消費端，我們可以利用一些中間件，比如Redis，來記錄已經(jīng)消費過的消息。這可以通過將消費過的消息的業(yè)務(wù)ID存儲在Redis中來實現(xiàn)。在消費端處理消息之前，我們首先查詢Redis，判斷當(dāng)前消息的業(yè)務(wù)ID是否已經(jīng)存在。如果存在，說明該消息已經(jīng)被消費過，可以直接忽略。如果不存在，說明該消息是新的，可以進(jìn)行消費處理。

通過以上的策略，我們可以確保消息的冪等性，避免重復(fù)消費同一條消息。同時，使用中間件來記錄已經(jīng)消費過的消息，可以提高查詢效率和降低存儲空間的占用。這樣，即使消費端出現(xiàn)異?；蛘咧貑?，也能夠保證消息的消費狀態(tài)不會丟失，從而保證消息消費的可靠性。

如何保證消息的順序

如何保證消息的順序呢？雖然消息隊列(MQ)本身可以保證局部的消息順序，但并不能保證全局的消息順序。這是因為在實際的系統(tǒng)中，為了提高可用性，通常會使用多個隊列來存儲消息，而無法將同一個業(yè)務(wù)的消息全部放入同一個隊列中。因此，需要了解各種MQ的特性。

RocketMQ提供了有序隊列的實現(xiàn)機(jī)制。它在主題(Topic)和隊列(Queue)之間引入了一個Message Select機(jī)制，可以將同一個業(yè)務(wù)的消息發(fā)送到同一個隊列中，從而保證消息的有序性。在消費端，如果你使用OrderMessageListen監(jiān)聽器來消費消息，它會在獲取消息時，鎖定一個隊列，將該隊列中的消息全部消費完，然后再獲取下一個隊列的消息。這樣就能夠保證消息的有序消費。

相比之下，RabbitMQ和Kafka并沒有專門提供對消息順序的支持。如果你確實需要保證消息的順序，你可以將隊列和消費者設(shè)置成一個，這樣就能夠保證有序性。但是這種方式效率較低，因此在實際應(yīng)用中，需要仔細(xì)考慮是否真的需要使用有序性。

總之，在設(shè)計消息消費時，需要根據(jù)實際情況來選擇是否需要保證消息的順序。如果確實需要有序性，可以考慮使用RocketMQ等支持有序隊列的MQ，或者將隊列和消費者設(shè)置成一個。但需要注意，有序性可能會犧牲一定的性能，因此需要權(quán)衡利弊來做出決策。

如何保證消息的高效讀寫

傳統(tǒng)文件復(fù)制方式： 需要對文件在內(nèi)存中進(jìn)行四次拷貝。

讀寫操作涉及到IO操作，而有關(guān)IO操作的優(yōu)化，我們會想到零拷貝技術(shù)。在這方面，Kafka和RocketMQ都采用了零拷貝技術(shù)來優(yōu)化文件讀寫性能。

零拷貝： 有兩種方式， mmap和transfile

• RocketMQ是一個分布式消息隊列系統(tǒng)，它也使用了零拷貝技術(shù)來提高性能。RocketMQ通過使用DirectByteBuffer和FileChannel來實現(xiàn)零拷貝。
  在消息發(fā)送過程中，RocketMQ使用DirectByteBuffer作為消息緩沖區(qū)，并將消息直接寫入到DirectByteBuffer中，而無需將數(shù)據(jù)從用戶空間復(fù)制到內(nèi)核緩沖區(qū)。然后，RocketMQ使用FileChannel將DirectByteBuffer中的數(shù)據(jù)直接寫入到磁盤文件中，避免了數(shù)據(jù)的多次復(fù)制。

在消息消費過程中，RocketMQ同樣使用DirectByteBuffer作為消息緩沖區(qū)，并使用FileChannel將磁盤文件中的數(shù)據(jù)直接讀取到DirectByteBuffer中，而無需將數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)復(fù)制到用戶空間。

通過使用DirectByteBuffer和FileChannel，RocketMQ實現(xiàn)了零拷貝，從而提高了消息發(fā)送和消費的效率和性能。

• 在讀取和寫入消息時，Kafka利用零拷貝技術(shù)來提高性能。具體來說，Kafka使用操作系統(tǒng)的"sendfile"系統(tǒng)調(diào)用，該調(diào)用允許直接將文件中的數(shù)據(jù)發(fā)送到網(wǎng)絡(luò)套接字，而無需將數(shù)據(jù)從內(nèi)核緩沖區(qū)復(fù)制到應(yīng)用程序緩沖區(qū)。這樣可以避免數(shù)據(jù)的多次復(fù)制，提高了數(shù)據(jù)傳輸?shù)男省?br> 此外，Kafka還使用了mmap（內(nèi)存映射）技術(shù)，它可以將磁盤文件映射到內(nèi)存中。通過使用mmap，Kafka可以避免將數(shù)據(jù)從磁盤讀取到內(nèi)核緩沖區(qū)，而是直接將文件映射到內(nèi)存中，從而實現(xiàn)快速的數(shù)據(jù)讀取和寫入。

總的來說，Kafka通過使用"sendfile"系統(tǒng)調(diào)用和mmap技術(shù)來實現(xiàn)零拷貝，提高了數(shù)據(jù)的傳輸效率和性能。

使用MQ如何保證分布式事務(wù)的最終一致性？

分布式事務(wù)是一種要求只要有一個系統(tǒng)處理失敗，整個事務(wù)都失敗的機(jī)制。換句話說，要么所有的系統(tǒng)都成功地完成了它們的處理，要么所有的系統(tǒng)都失敗了。這樣可以確保數(shù)據(jù)的一致性。

最終一致性則是指在分布式系統(tǒng)中，允許存在中間狀態(tài)，只要最終的狀態(tài)保持一致即可，而不必要求強(qiáng)一致性。

在實現(xiàn)分布式事務(wù)和最終一致性時，有一些關(guān)鍵的優(yōu)化策略：

• 首先，生產(chǎn)者在完成業(yè)務(wù)處理后，必須確保消息被正確地投遞到MQ服務(wù)器。這是為了防止消息丟失，因為如果消息丟失，就無法保證整個事務(wù)的一致性。
• 其次，消費者需要保證消息的消費具有冪等性，即不會重復(fù)消費同一條消息。這可以通過在消費端記錄已經(jīng)消費過的消息的標(biāo)識來實現(xiàn)。這樣即使有重復(fù)的消息投遞到消費者，消費者也可以正確地處理，而不會對業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)造成重復(fù)影響。

讓你設(shè)計一個MQ，你會如何設(shè)計？

首先，基于現(xiàn)有的MQ基礎(chǔ)上進(jìn)行定制化設(shè)計，不可放飛自我，避免漫無邊際?？梢哉驹诂F(xiàn)有MQ的巨人肩膀上，確保設(shè)計的東西不會出現(xiàn)漏洞。

• 設(shè)計隊列時，可以選擇使用阻塞隊列（blockingmq），將消息作為實體存放在隊列中，包括消息體、消息ID等內(nèi)容。同時，需要考慮單隊列如何進(jìn)行擴(kuò)容和縮容的設(shè)計。
• 為了提高分布式和效率，可以設(shè)計成多隊列的形式。在多隊列的情況下，引入一個中間角色來保存消息，并根據(jù)一定的策略將消息放入隊列中，比如輪詢等方式，以保證隊列的均衡。此外，需要考慮生產(chǎn)者的消息確認(rèn)機(jī)制，確保消息的可靠性。
• 為了確保MQ的高可用性，可以設(shè)計MQ的高可用集群，保證系統(tǒng)在面對故障時能夠自動切換，提供持續(xù)穩(wěn)定的服務(wù)。
• 在多消費者情況下，需要考慮如何從隊列中獲取消息，并進(jìn)行消費?？梢耘c隊列形成多對一的關(guān)系，確保消息能夠被所有消費者平均消費。
• 為了進(jìn)一步優(yōu)化MQ的性能，可以考慮使用一些技術(shù)，比如順序?qū)憽⒘憧截惖?，提高?shù)據(jù)傳輸?shù)男省?/li>
• 最后，可以根據(jù)需求定制一些高級功能，如延遲隊列、死信隊列、有序隊列等，以滿足不同場景下的需求。

總結(jié)

MQ（Message Queue）是一種重要的技術(shù)，用于實現(xiàn)應(yīng)用程序之間的異步通信，提高系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和可靠性。在選用MQ產(chǎn)品時，需要考慮以下幾個方面：

• 了解不同MQ產(chǎn)品的特點和適用場景，根據(jù)實際需求進(jìn)行產(chǎn)品選型。
• 為了保證消息的可靠傳遞，可以采用持久化機(jī)制，確保消息不會丟失。
• 冪等性是保證消息消費的重要概念，可以通過唯一標(biāo)識和消息狀態(tài)進(jìn)行判斷。
• 保證消息的順序可以采用單一消費者或者分區(qū)有序的方式。
• 高效讀寫可以通過批量發(fā)送和接收消息、消息壓縮等方式進(jìn)行優(yōu)化。
• 在分布式環(huán)境下，確保事務(wù)的最終一致性可以通過兩階段提交或者最大努力通知等方式實現(xiàn)。
• 在設(shè)計一個自己的MQ時，需要考慮消息的存儲和傳輸方式、高可用集群的設(shè)計、多消費者消費的問題以及性能優(yōu)化和定制高級功能等方面。

通過對這些面試題的了解和思考，可以更好地理解MQ的作用和設(shè)計原則，為面試和實際應(yīng)用提供參考。文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-620330.html

到了這里，關(guān)于MQ消息隊列篇：三大MQ產(chǎn)品的必備面試種子題的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！