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「微服务」RPC远程调用和消息队列MQ的区别

love-somnus edited this page Feb 22, 2019 · 1 revision

RPC(Remote Procedure Call)远程过程调用,主要解决远程通信间的问题,不需要了解底层网络的通信机制

RPC框架

知名度较高的有Thrift(FB的)、dubbo(阿里的)

RPC的一般需要经历4个步骤:

1、建立通信

首先要解决通讯的问题:即A机器想要调用B机器,首先得建立起通信连接,主要是通过在客户端和服务器之间建立TCP连接。

2、服务寻址

要解决寻址的问题,A服务器上如何连接到B服务器(如主机或IP地址)以及特定的端口,方法的名称是什么。

3、网络传输

1)序列化

当A服务器上的应用发起一个RPC调用时,调用方法和参数数据都需要先进行序列化。

2)反序列化

当B服务器接收到A服务器的请求之后,又需要对接收到的参数等信息进行反序列化操作。

4、服务调用

B服务器进行本地调用(通过代理Proxy)之后得到了返回值,此时还需要再把返回值发送回A服务器,同样也需要经过序列化操作,然后再经过网络传输将二进制数据发送回A服务器。

通常,一次完整的PRC调用需要经历如上4个步骤。

MQ(消息队列)

消息队列(MQ)是一种能实现生产者到消费者单向通信的通信模型,一般来说是指实现这个模型的中间件。

典型的MQ中间件:

RabbitMQ、ActiveMQ、Kafka等

典型的特点:

1、解耦

2、可靠投递

3、广播

4、最终一致性

5、流量削峰

6、消息投递保证

7、异步通信(支持同步)

8、提高系统吞吐、健壮性

典型的使用场景:秒杀业务中利用MQ来实现流量削峰,以及应用解耦使用

RPC和MQ的区别和关联

  1. 在架构上,RPC和MQ的差异点是,Message有一个中间结点Message Queue,可以把消息存储。

  1. 同步调用:对于要立即等待返回处理结果的场景,RPC是首选

  2. MQ 的使用,一方面是基于性能的考虑,比如服务端不能快速的响应客户端(或客户端也不要求实时响应),需要在队列里缓存。

另外一方面,它更侧重数据的传输,因此方式更加多样化,除了点对点外,还有订阅发布等功能。

  1. 而且随着业务增长,有的处理端处理量会成为瓶颈,会进行同步调用改造为异步调用,这个时候可以考虑使用MQ

那么,这些详细的MQ消息队列的选型我们该如何选择比较呢?

何时需要消息队列

当你需要使用消息队列时,首先需要考虑它的必要性。

可以使用mq的场景有很多,最常用的几种:

  • 做业务解耦
  • 最终一致性
  • 广播
  • 错峰流控等

反之,如果需要强一致性,关注业务逻辑的处理结果,则RPC显得更为合适

消息队列使用场景

1.解耦

解耦是消息队列要解决的最本质问题。所谓解耦,简单点讲就是一个事务,只关心核心的流程。而需要依赖其他系统但不那么重要的事情,有通知即可,无需等待结果。换句话说,基于消息的模型,关心的是“通知”,而非“处理”。

举一个例子,关于订单系统,订单最终支付成功之后可能需要给用户发送短信积分什么的,但其实这已经不是我们系统的核心流程了

如果外部系统速度偏慢(比如短信网关速度不好),那么主流程的时间会加长很多,用户肯定不希望点击支付过好几分钟才看到结果。那么我们只需要通知短信系统“我们支付成功了”,不一定非要等待它立即处理完成

2.最终一致性

最终一致性指的是两个系统的状态保持一致,要么都成功,要么都失败

当然有个时间限制,理论上越快越好,但实际上在各种异常的情况下,可能会有一定延迟达到最终一致状态,但最后两个系统的状态是一样的。

业界有一些为“最终一致性”而生的消息队列,如:

  • Notify(阿里)
  • QMQ(去哪儿)等

其设计初衷,就是为了交易系统中的高可靠通知。

以一个银行的转账过程来理解最终一致性,转账的需求很简单,如果A系统扣钱成功,则B系统加钱一定成功。反之则一起回滚,像什么都没发生一样。

然而,这个过程中存在很多可能的意外:

  • A扣钱成功,调用B加钱接口失败。
  • A扣钱成功,调用B加钱接口虽然成功,但获取最终结果时网络异常引起超时。
  • A扣钱成功,B加钱失败,A想回滚扣的钱,但A机器down机。

可见,想把这件看似简单的事真正做成,真的不那么容易。

所有跨VM的一致性问题,从技术的角度讲通用的解决方案是

  • 强一致性,分布式事务,但落地太难且成本太高,后文会具体提到。
  • 最终一致性,主要是用“记录”和“补偿”的方式。在做所有的不确定的事情之前,先把事情记录下来,然后去做不确定的事情,结果可能是:成功、失败或是不确定,“不确定”(例如超时等)可以等价为失败。成功就可以把记录的东西清理掉了,对于失败和不确定,可以依靠定时任务等方式把所有失败的事情重新搞一遍,直到成功为止。
  • 回到刚才的例子,系统在A扣钱成功的情况下,把要给B“通知”这件事记录在库里(为了保证最高的可靠性可以把通知B系统加钱和扣钱成功这两件事维护在一个本地事务里),通知成功则删除这条记录,通知失败或不确定则依靠定时任务补偿性地通知我们,直到我们把状态更新成正确的为止。
  • 整个这个模型依然可以基于RPC来做,但可以抽象成一个统一的模型,基于消息队列来做一个“企业总线”。
  • 具体来说,本地事务维护业务变化和通知消息,一起落地(失败则一起回滚),然后RPC到达broker,在broker成功落地后,RPC返回成功,本地消息可以删除。否则本地消息一直靠定时任务轮询不断重发,这样就保证了消息可靠落地broker。
  • broker往consumer发送消息的过程类似,一直发送消息,直到consumer发送消费成功确认。
  • 我们先不理会重复消息的问题,通过两次消息落地加补偿,下游是一定可以收到消息的。然后依赖状态机版本号等方式做判重,更新自己的业务,就实现了最终一致性。

最终一致性不是消息队列的必备特性,但确实可以依靠消息队列来做最终一致性的事情

另外,所有不保证100%不丢消息的消息队列,理论上无法实现最终一致性。好吧,应该说理论上的100%,排除系统严重故障和bug。

像Kafka一类的设计,在设计层面上就有丢消息的可能(比如定时刷盘,如果掉电就会丢消息)。哪怕只丢千分之一的消息,业务也必须用其他的手段来保证结果正确。

3.广播

消息队列的基本功能之一是进行广播。

如果没有消息队列,每当一个新的业务方接入,我们都要联调一次新接口。有了消息队列,我们只需要关心消息是否送达了队列,至于谁希望订阅,是下游的事情,无疑极大地减少了开发和联调的工作量。

比如本文开始提到的产品中心发布产品变更的消息,以及景点库很多去重更新的消息,可能“关心”方有很多个,但产品中心和景点库只需要发布变更消息即可,谁关心谁接入。

4.错峰与流控

试想上下游对于事情的处理能力是不同的。

比如,Web前端每秒承受上千万的请求,并不是什么神奇的事情,只需要加多一点机器,再搭建一些LVS负载均衡设备和Nginx等即可。

但数据库的处理能力却十分有限,即使使用SSD加分库分表,单机的处理能力仍然在万级。由于成本的考虑,我们不能奢求数据库的机器数量追上前端。

这种问题同样存在于系统和系统之间,如短信系统可能由于短板效应,速度卡在网关上(每秒几百次请求),跟前端的并发量不是一个数量级。

但用户晚上个半分钟左右收到短信,一般是不会有太大问题的。如果没有消息队列,两个系统之间通过协商、滑动窗口等复杂的方案也不是说不能实现。

但系统复杂性指数级增长,势必在上游或者下游做存储,并且要处理定时、拥塞等一系列问题。而且每当有处理能力有差距的时候,都需要单独开发一套逻辑来维护这套逻辑。所以,利用中间系统转储两个系统的通信内容,并在下游系统有能力处理这些消息的时候,再处理这些消息,是一套相对较通用的方式。

消息队列使用总结

1.消息队列不是万能的,对于需要强事务保证而且延迟敏感的,RPC是优于消息队列的。

2.对于一些无关痛痒,或者对于别人非常重要但是对于自己不是那么关心的事情,可以利用消息队列去做。

3.支持最终一致性的消息队列,能够用来处理延迟不那么敏感的“分布式事务”场景,而且相对于笨重的分布式事务,可能是更优的处理方式。

4.当上下游系统处理能力存在差距的时候,利用消息队列做一个通用的“漏斗”,在下游有能力处理的时候,再进行分发。

5.如果下游有很多系统关心你的系统发出的通知的时候,果断地使用消息队列吧。

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