golangchannel和mq的区别

golangchannel和mq的区别

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我的第「218」篇原创敬上

大家好，我是Z哥。

最近在项目中遇到了一个使用 RabbitMQ 时的问题，这个问题我觉得还是有一定普适性的，和大家分享一下，避免大家后续在同一个问题上犯错。

消息队列（MQ）是在软件开发中很常用的中间件，如果一个程序需要协调另一个程序进行数据的“write”操作，并且不关心“write”的结果，则便会选择它。它是一个保存消息（数据）的容器，由它来确保消息一定被送达到目标程序。

打个比喻来说，消息队列就是一个邮差，它负责将信件（消息）从源头送往目的地，并且根据信件重要性的不同，提供当面签收确认或者直接投放两种服务。

RabbitMQ 就是一个典型的消息队列，以 AMQP 为标准。历史也比较悠久，大概是从 2007年研发出来的，用的编程语言Erlang也同样具有年代感。

需要简单介绍一下 Erlang 的特点，它对我们理解 RabbitMQ 有很大的帮助。

Erlang 是一种运行于“虚拟机”（类似 JVM）的解释性语言。是一个结构化，动态类型编程语言，内建并行计算支持。使用 Erlang 编写出的应用运行时通常由成千上万个轻量级“进程”（并非传统意义上的进程）组成，并通过消息传递相互通讯。进程间上下文切换对于 Erlang 来说仅仅 只是一两个环节，比起 C 程序的线程切换要高效得多得多了。

——整理于百度百科的资料

不管是什么 MQ 中间件，作为消息的生产方和消费方都需要和 MQ 的服务端建立连接进行通讯。



一般这个连接都会使用 TCP 协议，在 RabbitMQ 里也不例外。大多数 RabbitMQ 的 SDK 都会将连接封装为一个「Connection」对象。

还没完，大多数的 MQ 中间件还会在「Connection」的基础上增加一个「Channel」的概念，以通过复用的方式提高 TCP 连接的利用率，因为建立和销毁 TCP 连接是非常昂贵的开销。在 RabbitMQ 中的复用 TCP 连接方式是「Non-blocking I/O」的模式。

关于NIO，「Non-blocking I/O」的概念，有感兴趣的话可以跳转去看之前写的这篇文章。（用最通俗的话讲明白阻塞/非阻塞/异步/同步，到底啥区别？）



多说一句，任何方案都不是“银弹”。当每个 Channel 的流量不是很大时，复用单一的 Connection 可以在产生性能瓶颈的情况下有效地节省 TCP 连接资源。但是 Channel 本身的流量很大时，这时候多个 Channel 复用一个 Connection 就会产生性能瓶颈，进而使整体的流量被限制了。此时就需要开辟多个 Connection，将这些 Channel 均摊到这些 Connection 中，至于哪些 Channel 使用那个 Connection 以及Connection 与 Channel 之间的数量关系是多少，需要根据业务自身的实际情况进行调节。

Channel 在 AMQP 中是一个很重要的概念，大多数操作都是在信道这个层面展开的。比如, channel.exchangeDeclare、channel.queueDeclare、channel.basicPublish、channel.basicConsume 等方法。RabbitMQ 相关的 API 与 AMQP 紧密相连，比如 channel.basicPublish 对应 AMQP 的 Basic.Publish 命令。

可能你要问了，Channel 是不是也能像 Connection 一样被复用？这是个好问题，也是我们这次遇到问题的关键点。

结论是：可以，但是需要自己保证客户端对 Channel 访问的线程安全问题，因为在 Channel 的另一端，在 RabbitMQ 的服务端，每个 Channel 由一个单独的“进程”所管理，如果由于多线程复用Channel 导致数据帧乱序了，RabbitMQ 的服务端会主动关闭整个 Connection 。

因此，我们这次犯的错误就是多线程复用了同一个 Channel 导致的问题。所以，如果你也用到 streadway/amqp 这个库的话，需要特别注意这点。

不过，不同语言的SDK内部实现不同，我们分别使用 Golang 的 AMQP 库 streadway/amqp，和 RabbitMQ 官方提供的 C# 版本的库分别模拟过同样的场景，前者出现问题，后者却没有问题。

受限于时间原因，没有具体去核实 C# 库的源码，主观猜测是 C# 库内部多做了一些对于单个 Channel 的线程安全处理。

最后，我整理了三点使用 streadway/amqp 库的最佳实践，你可以看看：

01

golang 中使用 streadway/amqp 时，需要保证每一个线程单独一个 Channel。

streadway/amqp 库中的获取一个 Channel 的方法「Connection.channel()」是线程安全的。但是内部有一个 defaultChannelMax 的参数对 Channel 的数量进行了限制，默认是 (2 10) - 1，2047。这个需要注意：



02

我们可以通过调用 amqp.DialConfig(url string, config Config) 来调整个限制。



但是，并不是你调整了多少就是多少，还需要和 RabbitMQ 服务端的配置进行 min() 函数的处理，最终为两者的最小值。

Tips：特别是用云厂商的 MQ 产品，因为阶梯收费的原因会对很多性能参数做限制，需要格外关注这点，比如某版本的阿里云 RabbitMQ 实例限制是单个 Connection 最多 64 个 Channel）

03

正如前面对 Erlang 的简单介绍，Erlang 是一个天然支持多“进程”设计的语言，所以在 RabbitMQ 的服务端设计中，每一个 Queue，每一个 Connection 都是单独的一个“进程”。因此如果你想尽可能地压榨 RabbitMQ 性能，可以通过建立更多的 Connection 或者创建更多的 Queue 来实现，当然需要注意到 Connection 的创建和销毁的性能开销问题。

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golang使用Nsq

1. 介绍

最近在研究一些消息中间件，常用的MQ如RabbitMQ,ActiveMQ,Kafka等。NSQ是一个基于Go语言的分布式实时消息平台，它基于MIT开源协议发布，由bitly公司开源出来的一款简单易用的消息中间件。

官方和第三方还为NSQ开发了众多客户端功能库，如官方提供的基于HTTP的nsqd、Go客户端go-nsq、Python客户端pynsq、基于Node.js的JavaScript客户端nsqjs、异步C客户端libnsq、Java客户端nsq-java以及基于各种语言的众多第三方客户端功能库。

1.1 Features

1). Distributed

NSQ提供了分布式的，去中心化，且没有单点故障的拓扑结构，稳定的消息传输发布保障，能够具有高容错和HA（高可用）特性。

2). Scalable易于扩展

NSQ支持水平扩展，没有中心化的brokers。内置的发现服务简化了在集群中增加节点。同时支持pub-sub和load-balanced 的消息分发。

3). Ops Friendly

NSQ非常容易配置和部署，生来就绑定了一个管理界面。二进制包没有运行时依赖。官方有Docker image。

4.Integrated高度集成

官方的 Go 和 Python库都有提供。而且为大多数语言提供了库。

1.2 组件

1.3 拓扑结构

NSQ推荐通过他们相应的nsqd实例使用协同定位发布者，这意味着即使面对网络分区，消息也会被保存在本地，直到它们被一个消费者读取。更重要的是，发布者不必去发现其他的nsqd节点，他们总是可以向本地实例发布消息。

NSQ

首先，一个发布者向它的本地nsqd发送消息，要做到这点，首先要先打开一个连接，然后发送一个包含topic和消息主体的发布命令，在这种情况下，我们将消息发布到事件topic上以分散到我们不同的worker中。

事件topic会复制这些消息并且在每一个连接topic的channel上进行排队，在我们的案例中，有三个channel，它们其中之一作为档案channel。消费者会获取这些消息并且上传到S3。

nsqd

每个channel的消息都会进行排队，直到一个worker把他们消费，如果此队列超出了内存限制，消息将会被写入到磁盘中。Nsqd节点首先会向nsqlookup广播他们的位置信息，一旦它们注册成功，worker将会从nsqlookup服务器节点上发现所有包含事件topic的nsqd节点。

nsqlookupd

2. Internals

2.1 消息传递担保

1）客户表示已经准备好接收消息

2）NSQ 发送一条消息，并暂时将数据存储在本地（在 re-queue 或 timeout）

3）客户端回复 FIN（结束）或 REQ（重新排队）分别指示成功或失败。如果客户端没有回复, NSQ 会在设定的时间超时，自动重新排队消息

这确保了消息丢失唯一可能的情况是不正常结束 nsqd 进程。在这种情况下，这是在内存中的任何信息（或任何缓冲未刷新到磁盘）都将丢失。

如何防止消息丢失是最重要的，即使是这个意外情况可以得到缓解。一种解决方案是构成冗余 nsqd对（在不同的主机上）接收消息的相同部分的副本。因为你实现的消费者是幂等的，以两倍时间处理这些消息不会对下游造成影响，并使得系统能够承受任何单一节点故障而不会丢失信息。

2.2 简化配置和管理

单个 nsqd 实例被设计成可以同时处理多个数据流。流被称为“话题”和话题有 1 个或多个“通道”。每个通道都接收到一个话题中所有消息的拷贝。在实践中，一个通道映射到下行服务消费一个话题。

在更底的层面，每个 nsqd 有一个与 nsqlookupd 的长期 TCP 连接，定期推动其状态。这个数据被 nsqlookupd 用于给消费者通知 nsqd 地址。对于消费者来说，一个暴露的 HTTP /lookup 接口用于轮询。为话题引入一个新的消费者，只需启动一个配置了 nsqlookup 实例地址的 NSQ 客户端。无需为添加任何新的消费者或生产者更改配置，大大降低了开销和复杂性。

2.3 消除单点故障

NSQ被设计以分布的方式被使用。nsqd 客户端（通过 TCP ）连接到指定话题的所有生产者实例。没有中间人，没有消息代理，也没有单点故障。

这种拓扑结构消除单链，聚合，反馈。相反，你的消费者直接访问所有生产者。从技术上讲，哪个客户端连接到哪个 NSQ 不重要，只要有足够的消费者连接到所有生产者，以满足大量的消息，保证所有东西最终将被处理。对于 nsqlookupd，高可用性是通过运行多个实例来实现。他们不直接相互通信和数据被认为是最终一致。消费者轮询所有的配置的 nsqlookupd 实例和合并 response。失败的，无法访问的，或以其他方式故障的节点不会让系统陷于停顿。

2.4 效率

对于数据的协议，通过推送数据到客户端最大限度地提高性能和吞吐量的，而不是等待客户端拉数据。这个概念，称之为 RDY 状态，基本上是客户端流量控制的一种形式。

efficiency

2.5 心跳和超时

组合应用级别的心跳和 RDY 状态，避免头阻塞现象，也可能使心跳无用（即，如果消费者是在后面的处理消息流的接收缓冲区中，操作系统将被填满，堵心跳）为了保证进度，所有的网络 IO 时间上限势必与配置的心跳间隔相关联。这意味着，你可以从字面上拔掉之间的网络连接 nsqd 和消费者，它会检测并正确处理错误。当检测到一个致命错误，客户端连接被强制关闭。在传输中的消息会超时而重新排队等待传递到另一个消费者。最后，错误会被记录并累计到各种内部指标。

2.6 分布式

因为NSQ没有在守护程序之间共享信息，所以它从一开始就是为了分布式操作而生。个别的机器可以随便宕机随便启动而不会影响到系统的其余部分，消息发布者可以在本地发布，即使面对网络分区。

这种“分布式优先”的设计理念意味着NSQ基本上可以永远不断地扩展，需要更高的吞吐量？那就添加更多的nsqd吧。唯一的共享状态就是保存在lookup节点上，甚至它们不需要全局视图，配置某些nsqd注册到某些lookup节点上这是很简单的配置，唯一关键的地方就是消费者可以通过lookup节点获取所有完整的节点集。清晰的故障事件——NSQ在组件内建立了一套明确关于可能导致故障的的故障权衡机制，这对消息传递和恢复都有意义。虽然它们可能不像Kafka系统那样提供严格的保证级别，但NSQ简单的操作使故障情况非常明显。

2.7 no replication

不像其他的队列组件，NSQ并没有提供任何形式的复制和集群，也正是这点让它能够如此简单地运行，但它确实对于一些高保证性高可靠性的消息发布没有足够的保证。我们可以通过降低文件同步的时间来部分避免，只需通过一个标志配置，通过EBS支持我们的队列。但是这样仍然存在一个消息被发布后马上死亡，丢失了有效的写入的情况。

2.8 没有严格的顺序

虽然Kafka由一个有序的日志构成，但NSQ不是。消息可以在任何时间以任何顺序进入队列。在我们使用的案例中，这通常没有关系，因为所有的数据都被加上了时间戳，但它并不适合需要严格顺序的情况。

2.9 无数据重复删除功能

NSQ对于超时系统，它使用了心跳检测机制去测试消费者是否存活还是死亡。很多原因会导致我们的consumer无法完成心跳检测，所以在consumer中必须有一个单独的步骤确保幂等性。

3. 实践安装过程

本文将nsq集群具体的安装过程略去，大家可以自行参考官网，比较简单。这部分介绍下笔者实验的拓扑，以及nsqadmin的相关信息。

3.1 拓扑结构

topology

实验采用3台NSQD服务，2台LOOKUPD服务。

采用官方推荐的拓扑，消息发布的服务和NSQD在一台主机。一共5台机器。

NSQ基本没有配置文件，配置通过命令行指定参数。

主要命令如下:

LOOKUPD命令

NSQD命令

工具类，消费后存储到本地文件。

发布一条消息

3.2 nsqadmin

对Streams的详细信息进行查看，包括NSQD节点，具体的channel，队列中的消息数，连接数等信息。

nsqadmin

channel

列出所有的NSQD节点:

nodes

消息的统计:

msgs

lookup主机的列表:

hosts

4. 总结

NSQ基本核心就是简单性，是一个简单的队列，这意味着它很容易进行故障推理和很容易发现bug。消费者可以自行处理故障事件而不会影响系统剩下的其余部分。

事实上，简单性是我们决定使用NSQ的首要因素，这方便与我们的许多其他软件一起维护，通过引入队列使我们得到了堪称完美的表现，通过队列甚至让我们增加了几个数量级的吞吐量。越来越多的consumer需要一套严格可靠性和顺序性保障，这已经超过了NSQ提供的简单功能。

结合我们的业务系统来看，对于我们所需要传输的发票消息，相对比较敏感，无法容忍某个nsqd宕机，或者磁盘无法使用的情况，该节点堆积的消息无法找回。这是我们没有选择该消息中间件的主要原因。简单性和可靠性似乎并不能完全满足。相比Kafka，ops肩负起更多负责的运营。另一方面，它拥有一个可复制的、有序的日志可以提供给我们更好的服务。但对于其他适合NSQ的consumer，它为我们服务的相当好，我们期待着继续巩固它的坚实的基础。

请Golang深度用户说说，现在Golang的性能可以和C比吗

不可以，完全没有可比性。

Golang的优势是开发速度，C可以自由、精准的操控内存。

拿string类型举个栗子：

1、修改字符串：

golang：需要分配新内存，然后进行内存copy。

c：可直接修改，可realloc。

2、存一段data：

golang：使用[]byte类型，[]byte转成string需要进行内存拷贝(排除掉利用指针进行类型转换的情况)。

c：直接用char[]，可读可写。

golang中为了语言的安全性，类似的这种限制有很多，牺牲了一部分性能。但golang的优势也是显而易见的，goroutine、chan都很好用，而c则需要自己进行进程、线程的管控。

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