rabbit & kafka选型对比

这里自然而然的分为三类
第一代 rabbitmq 是咱们熟悉的mq,很多企业在使用
第二代 kafka 部分一线互联网公司在使用。
第三代 pulsar 未来将会主流。
rabbit & kafka参数对比
参数列表

特性 RabbitMQ Kafka
单机吞吐量 万级,吞吐量比RocketMQ和Kafka要低了一个数量级 10万级别,这是kafka最大的优点,就是吞吐量高。
一般配合大数据类的系统来进行实时数据计算、日志采集等场景
topic数量对吞吐量的影响 topic从几十个到几百个的时候,吞吐量会大幅度下降
所以在同等机器下,kafka尽量保证topic数量不要过多。如果要支撑大规模topic,需要增加更多的机器资源
时效性 微秒级,这是rabbitmq的一大特点,延迟是最低的 延迟在ms级以内
可用性 高,基于主从架构实现高可用性 非常高,kafka是分布式的,一个数据多个副本,少数机器宕机,不会丢失数据,不会导致不可用
消息可靠性 经过参数优化配置,消息可以做到0丢失
功能支持 基于erlang开发,所以并发能力很强,性能极其好,延时很低 功能较为简单,主要支持简单的MQ功能,在大数据领域的实时计算以及日志采集被大规模使用,是事实上的标准
优劣势总结 erlang语言开发,性能极其好,延时很低;
吞吐量到万级,MQ功能比较完备
而且开源提供的管理界面非常棒,用起来很好用
社区相对比较活跃,几乎每个月都发布几个版本分
在国内一些互联网公司近几年用rabbitmq也比较多一些
但是问题也是显而易见的,RabbitMQ确实吞吐量会低一些,这是因为他做的实现机制比较重。
而且erlang开发,国内有几个公司有实力做erlang源码级别的研究和定制?如果说你没这个实力的话,确实偶尔会有一些问题,你很难去看懂源码,你公司对这个东西的掌控很弱,基本职能依赖于开源社区的快速维护和修复bug。
而且rabbitmq集群动态扩展会很麻烦,不过这个我觉得还好。其实主要是erlang语言本身带来的问题。很难读源码,很难定制和掌控。
kafka的特点其实很明显,就是仅仅提供较少的核心功能,但是提供超高的吞吐量,ms级的延迟,极高的可用性以及可靠性,而且分布式可以任意扩展
同时kafka最好是支撑较少的topic数量即可,保证其超高吞吐量
而且kafka唯一的一点劣势是有可能消息重复消费,那么对数据准确性会造成极其轻微的影响,在大数据领域中以及日志采集中,这点轻微影响可以忽略
这个特性天然适合大数据实时计算以及日志收集

参数总结

  1. 从参数上看,中小型公司,技术实力较为一般,技术挑战不是特别高,用RabbitMQ是不错的选择;大型公司,基础架构研发实力较强,用Kafka是很好的选择
  2. 如果是大数据领域的实时计算、日志采集等场景,用Kafka是业内标准的,绝对没问题,社区活跃度很高,绝对不会黄,何况几乎是全世界这个领域的事实性规范。

kafka&rabbit高可用对比
rabbit我前面说了属于第一代mq指望高可用别太指望了,但是我还会给出对比。kafka毕竟是第二代,当然很常规的支持 高可用 分布式的。

二 RabbitMq 如何保证高可用

2.1 普通集群

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多台机器上启动多个rabbitmq实例,每个机器启动一个。但是创建的queue,只会放在一个rabbtimq实例上,然后每个实例仅仅只同步queue的元数据。假设客户端消费queue,请求的是没有数据记录的实例,那么他会去转发请求有数据的实例。
缺点:

  1. 没有数据分片,它是个普通集群。因为这导致你要么消费者每次随机连接一个实例然后拉取数据,要么固定连接那个queue所在实例消费数据,前者有数据拉取的开销,后者导致单实例性能瓶颈。
  2. 如果那个放queue的实例宕机了,会导致接下来其他实例就无法从那个实例拉取,如果你开启了消息持久化,让rabbitmq落地存储消息的话,消息不一定会丢,得等这个实例恢复了,然后才可以继续从这个queue拉取数据。
  3. 没有什么所谓的高可用性可言,这方案主要是提高吞吐量的,就是说让集群中多个节点来服务某个queue的读写操作

    2.2 镜像集群

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这种模式,才是所谓的rabbitmq的高可用模式,跟普通集群模式不一样的是,你创建的queue,无论元数据还是queue里的消息都会存在于多个实例上,然后每次你写消息到queue的时候,都会自动把消息到多个实例的queue里进行消息同步。
好处在于,你任何一个机器宕机,别的机器都可以用。坏处在于,1.性能开销大:消息同步所有机器,导致网络带宽压力和消耗很重!1.没有扩展性:假设某个queue负载很重,你加机器,新增的机器也包含了这个queue的所有数据,并没有办法线性扩展你的queue。

三 kafka高可用

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分布式
每个broker是一个节点;你创建一个topic,这个topic可以划分为多个partition,每个partition可以存在于不同的broker上,每个partition就放一部分数据。这就是天然的分布式消息队列,就是说一个topic的数据,是分散放在多个机器上的,每个机器就放一部分数据。
HA**

  1. replica副本机制:每个partition的数据都会同步到其他机器上,形成自己的多个replica副本。
  2. 读写leader:然后所有replica会选举一个leader出来,那么生产和消费都跟这个leader打交道,然后其他replica就是follower。
    1. 写leader,然后leader将数据落地写本地磁盘,接着其他follower自己主动从leader来pull数据。一旦所有follower同步好数据了,就会发送ack给leader,leader收到所有follower的ack之后,就会返回写成功的消息给生产者。(当然,这只是其中一种模式,还可以适当调整这个行为)
    2. 读leader,只有一个消息已经被所有follower都同步成功返回ack的时候,这个消息才会被消费者读到。
    3. 要是你可以随意读写每个follower,那么就要care数据一致性的问题,系统复杂度太高,很容易出问题。kafka会均匀的将一个partition的所有replica分布在不同的机器上,这样才可以提高容错性。
  3. 高可用:如果某个broker宕机,那个broker上面的partition在其他机器上都有副本的,如果这上面有某个partition的leader,那么此时会重新选举一个新的leader出来,大家继续读写那个新的leader即可。这就有所谓的高可用性了。

高可用总结
rabbitmq是初代传统的mq ,我们不能指望他的高可用性有多好,只能说,不合适高性能大数据的场景。

四 消息幂等性

kafka&rabbit消息幂等对比
消息的幂等其实是在业务上控制的,虽然kafka提供了幂等操作,但是这不是很好的注意(降低了系统吞吐),一般从业务上具体处理,比如插入数据 ,设置唯一约束。等
幂等性总结
这个点其实和mq关系不大。不做过多对比。 我们一般搞个去重表去重。或者在内存或者redis里搞个去重记录。

五 Rabbit消息可靠性

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生产者丢数据
生产者将数据发送到rabbitmq的时候,可能数据就在半路给搞丢了,因为网络啥的问题,都有可能。
事务功能:可以选择用rabbitmq提供的事务功能,就是生产者发送数据之前开启rabbitmq事务(channel.txSelect),然后发送消息,如果消息没有成功被rabbitmq接收到,那么生产者会收到异常报错,此时就可以回滚事务(channel.txRollback),然后重试发送消息;如果收到了消息,那么可以提交事务(channel.txCommit)。但是问题是,rabbitmq事务机制一搞,基本上吞吐量会下来,因为太耗性能(了解)。
confirm模式:可以开启confirm模式,在生产者那里设置开启confirm模式之后,你每次写的消息都会分配一个唯一的id,然后如果写入了rabbitmq中,rabbitmq会给你回传一个ack消息,告诉你说这个消息ok了。如果rabbitmq没能处理这个消息,会回调你一个nack接口,告诉你这个消息接收失败,你可以重试。而且你可以结合这个机制自己在内存里维护每个消息id的状态,如果超过一定时间还没接收到这个消息的回调,那么你可以重发。
事务机制和cnofirm机制最大的不同在于,事务机制是同步的,你提交一个事务之后会阻塞在那儿,但是confirm机制是异步的,你发送个消息之后就可以发送下一个消息,然后那个消息rabbitmq接收了之后会异步回调你一个接口通知你这个消息接收到了。
所以一般在生产者这块避免数据丢失,都是用confirm机制的。

rabbitmq丢数据
rabbitmq自己弄丢了数据,这个你必须开启rabbitmq的持久化,就是消息写入之后会持久化到磁盘,哪怕是rabbitmq自己挂了,恢复之后会自动读取之前存储的数据,一般数据不会丢。除非极其罕见的是,rabbitmq还没持久化,自己就挂了,可能导致少量数据会丢失的,但是这个概率较小。
设置持久化有两个步骤,第一个是创建queue的时候将其设置为持久化的,这样就可以保证rabbitmq持久化queue的元数据,但是不会持久化queue里的数据;第二个是发送消息的时候将消息的deliveryMode设置为2,就是将消息设置为持久化的,此时rabbitmq就会将消息持久化到磁盘上去。必须要同时设置这两个持久化才行,rabbitmq哪怕是挂了,再次重启,也会从磁盘上重启恢复queue,恢复这个queue里的数据。
而且持久化可以跟生产者那边的confirm机制配合起来,只有消息被持久化到磁盘之后,才会通知生产者ack了,所以哪怕是在持久化到磁盘之前,rabbitmq挂了,数据丢了,生产者收不到ack,你也是可以自己重发的。

哪怕是你给rabbitmq开启了持久化机制,也有一种可能,就是这个消息写到了rabbitmq中,但是还没来得及持久化到磁盘上,结果不巧,此时rabbitmq挂了,就会导致内存里的一点点数据会丢失。

消费端丢数据
rabbitmq如果丢失了数据,主要是因为你消费的时候,刚消费到,还没处理,结果进程挂了,比如重启了,那么就尴尬了,rabbitmq认为你都消费了,这数据就丢了。
这个时候得用rabbitmq提供的ack机制,简单来说,就是你关闭rabbitmq自动ack,可以通过一个api来调用就行,然后每次你自己代码里确保处理完的时候,再程序里ack一把。这样的话,如果你还没处理完,不就没有ack?那rabbitmq就认为你还没处理完,这个时候rabbitmq会把这个消费分配给别的consumer去处理,消息是不会丢的。

六 Kafka 消息可靠性


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生产者会不会丢数据
如果按照上述的思路设置了ack=all,一定不会丢,要求是,你的leader接收到消息,所有的follower都同步到了消息之后,才认为本次写成功了。如果没满足这个条件,生产者会自动不断的重试,重试无限次。
kafka丢数据
这块比较常见的一个场景,就是kafka某个broker宕机,然后重新选举partiton的leader时。大家想想,要是此时其他的follower刚好还有些数据没有同步,结果此时leader挂了,然后选举某个follower成leader之后,这就丢了一些数据啊。
一般是要求起码设置如下4个参数:

  1. 给这个topic设置replication.factor参数:这个值必须大于1,要求每个partition必须有至少2个副本
  2. 在kafka服务端设置min.insync.replicas参数:这个值必须大于1,这个是要求一个leader至少感知到有至少一个follower还跟自己保持联系,没掉队,这样才能确保leader挂了还有一个follower吧
  3. 在producer端设置acks=all:这个是要求每条数据,必须是写入所有replica之后,才能认为是写成功了
  4. 在producer端设置retries=MAX(很大很大很大的一个值,无限次重试的意思):这个是要求一旦写入失败,就无限重试,卡在这里了

消费端丢数据
唯一可能导致消费者弄丢数据的情况,就是说,你那个消费到了这个消息,然后消费者那边自动提交了offset,让kafka以为你已经消费好了这个消息,其实你刚准备处理这个消息,你还没处理,你自己就挂了,此时这条消息就丢咯。
这不是一样么,大家都知道kafka会自动提交offset,那么只要关闭自动提交offset,在处理完之后自己手动提交offset,就可以保证数据不会丢。但是此时确实还是会重复消费,比如你刚处理完,还没提交offset,结果自己挂了,此时肯定会重复消费一次,自己保证幂等性就好了。

可靠性总结:
消息消费不丢失,这块我们一般不仅仅单独的考虑中间件解决,很多时候我们会结合数据库,消息落库,等一整套方案解决。所以通过对比,kafka和rabbitmq都能保证数据不丢失,不分伯仲。

七 消息防丢失解决方案

7.1 消息落库对消息状态进行打标

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  1. 生产者将业务数据和消息入库,并设置信息状态为0,即初始待投递
  2. 生产者将消息发送至broker
  3. broker向生产者发送确认
  4. 生产者收到broker确认后修改消息状态为1,即消息投递成功
  5. 系统定时任务扫描未投递成功的消息
  6. 生产者将为成功投递的消息重发给broker,并记录重发次数
  7. 当重发次数大于3时,此时修改消息状态为2,即投递失败。对于投递失败的消息启用补偿机制或人工去处理失败消息

存在问题

在高并发场景下,每次要对业务数据和消息数据入库,数据库会遇到瓶颈。故采用下面的消息的延迟投递,做二次检查,回调确认的方案。

7.2 消息的延迟投递,做二次检查,回调确认

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  1. 先将业务数据入库
  2. 生产者第一次向broker发送消息
  3. 生产者第二次向broker发送check延迟消息,一般按自己业务设为2min-5min.
  4. Consumer从messageQueue获取消息
  5. Consumer成功消费消息后,向broker发送确认消息(设其队列名为ConsumerQueueConfirm)
  6. CallbackService监听ConsumerQueueConfirm,并将成功消费的消息入库MSG DB
  7. 同时CallbackService监听checkdetailQueue,并去MSG DB查询该消息是否被成功消费
  8. 若查询不到check message,则CallbackService向ProducerService发送RPC请求,让其重发消息,设置重发次数,达到重发次数后,设置其为消费失败
  9. 人工处理因网络闪断或者业务问题产生的未成功消费消息,系统消息投递几乎达到100%

注意

  1. 互联网大厂一般不会考虑分布式事务,都用补偿机制。
  2. 在高并发下,少做一次数据库持久操作,提高系统处理能力,故将业务和消息的持久化拆开。

八 Rabbit消息顺序性

无序的
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有序的
在一个队列里面,rabbitmq的消息是严格顺序的,按照先进先出
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拆分多个queue,每个queue一个consumer,就是多一些queue而已,确实是麻烦点;或者就一个queue但是对应一个consumer,然后这个consumer内部用内存队列做排队,然后分发给底层不同的worker来处理

九 kafka 消息顺序性

无序的
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有序的
在同一个partition中消息是有序的,但是生产者put到Kafka中数据会分布在不同的partition中,所有总体是无序的。
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一个topic,一个partition,一个consumer,内部单线程消费,写N个内存queue,然后N个线程分别消费一个内存queue即可

顺序性消费总结
其实这个不比较也是知道的,消息队列不能保证顺序,还谈什么消息队列。所以这个比较没有太多出入。

十消息堆积

kafka&rabbit消息堆积对比
rabbit消息堆积
他是基于内存的,有限持久,当发生消息堆积(内存快要满的时候),就会触发限流自我保护机制,阻塞生生产者,导致mq不可用
kafka消息堆积
他是基于磁盘的,并且天然可以回溯到任意的offset,所以支持无限堆积(磁盘容量很大的),一般不会导致mq不可用。
消息堆积总结
这块没办法,传统的rabbitmq是不占优势的。