nsq 初识

简介

NSQ 最初是由 bitly 公司开源出来的一款简单易用的分布式消息中间件,它可用于大规模系统中的实时消息服务,并且每天能够处理数亿级别的消息。

 

特性

分布式: 它提供了分布式的、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,能够具有高容错和高可用特性。

易于扩展: 它支持水平扩展,没有中心化的消息代理( Broker ),内置的发现服务让集群中增加节点非常容易。

运维方便: 它非常容易配置和部署,灵活性高。

高度集成: 现在已经有官方的 GolangPython 和 JavaScript 客户端,社区也有了其他各个语言的客户端库方便接入,自定义客户端也非常容易。

 

组件

Topic:一个 topic 就是程序发布消息的一个逻辑键,当程序第一次发布消息时就会创建 topic

Channels: channel 与消费者相关,是消费者之间的负载均衡, channel 在某种意义上来说是一个“队列”。每当一个发布者发送一条消息到一个 topic,消息会被复制到所有消费者连接的 channel 上,消费者通过这个特殊的 channel 读取消息,实际上,在消费者第一次订阅时就会创建 channel。 Channel 会将消息进行排列,如果没有消费者读取消息,消息首先会在内存中排队,当量太大时就会被保存到磁盘中。

Messages:消息构成了我们数据流的中坚力量,消费者可以选择结束消息,表明它们正在被正常处理,或者重新将他们排队待到后面再进行处理。每个消息包含传递尝试的次数,当消息传递超过一定的阀值次数时,我们应该放弃这些消息,或者作为额外消息进行处理。

nsqd: nsqd 是一个守护进程,负责接收(生产者 producer )、排队(最小堆 min heap 实现)、投递(消费者 consumer )消息给客户端。它可以独立运行,不过通常它是由 nsqlookupd 实例所在集群配置的(它在这能声明 topics 和 channels,以便大家能找到)。

nsqlookupd: nsqlookupd 是守护进程负责管理拓扑信息。客户端通过查询 nsqlookupd 来发现指定话题( topic )的生产者,并且 nsqd 节点广播话题(topic)和通道( channel )信息。有两个接口: TCP 接口, nsqd 用它来广播。 HTTP 接口,客户端用它来发现和管理。

nsqadmin: nsqadmin 是一套 WEB UI,用来汇集集群的实时统计,并执行不同的管理任务。 常用工具类:

nsq_to_file:消费指定的话题(topic)/通道(channel),并写到文件中,有选择的滚动和/或压缩文件。

nsq_to_http:消费指定的话题(topic)/通道(channel)和执行 HTTP requests (GET/POST) 到指定的端点。

nsq_to_nsq:消费者指定的话题/通道和重发布消息到目的地 nsqd 通过 TCP

 

拓扑图

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。

首先,一个 producer 向 nsqd节点发送消息,要做到这点,首先要先打开一个连接(tcp/http),然后发送一个包含 topic 和消息主体的发布命令,topic 会将消息存储在内存的 memoryMsgQueue(优先)或者 磁盘上(backendQueue),通过 messagePump,topic 会复制这些消息并且 put 到在每一个连接 topic 的 channel 上。

 

 

每个 channel 的消息都会进行排队,直到一个 consumer 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 nsqlookupd 广播他们的位置信息,一旦它们注册成功,consumer 将会从nsqlookupd 服务器节点上发现所有包含事件 topic 的 nsqd 节点。

 

 

然后每个 consumer 向每个 nsqd 主机进行订阅操作,用于表明 consumer 已经准备好接受消息了。

 

缺点

  1. nsq 内部的消息不是持久化的,因为 topic 和 channel 都使用了 memoryMsgQueue,因为当机器 down 掉之后,是无法恢复内存中的消息的

  2. 一条消息可能不止被发送一次,这种情况很容易发送,当一条 inFlight 的消息在 timeout 之后返回 FIN,这个时候该条消息已经被重新发送了,同理,message 的 group commit 也很容易导致这种情况,如果 consumer 要求绝对 unique,需要自行解决

  3. 消费者接收到消息可能是无序的,因为 topic 和 channel 都使用了 backendQueue,而 messagePump 的时候是一同 select race 的,因此可能会导致 message un-ordered

 

总结

  1. nsqlookupd 存放元信息,包括运行着的 nsqd 实例有哪些,在哪些 nsqd 实例上存放着指定 topic/channel 的数据,所以在 nsqd 机器上线/producer 向 nsqd 发送消息/consumer 向 nsqd 订阅消息的时候,都需要向 nsqlookupd 上报

  2. 那么 nsqd 机器是如何知道 nsqlookupd 的地址呢,在 nsqd 实例启动的时候,会从 option 配置文件中读取设定的地址并存储在内存中,在运行过程中,当配置文件中的 nsqlookupd 地址更改时候,nsqd 会将 nsqd 实例/nsqd 上的 topic/channel 依次向 nsqlookupd 注册

  3. producer 可以通过 http/tcp 方式向 nsqd 生产数据,nsqd 写到对应 topic 的内存 queue/磁盘 backupqueue 中

  4. 消费者通过 nsqlookupd 查询指定 topic 所在的 nsqd 实例,通过 tcp 与其建立连接,这样会在 topic 中建立 consumer 指定的 channel,开始消费

  5. nsq 采用 push 模式,消费者会通过回传字段告诉 nsqd 是否还能消费,推消息速率是否过快,也可以设置丢失字段,允许 nsqd 在指定 channel 上丢弃部分数据

  6. nsqd 借鉴了 redis 的概率过期算法,动态管理用于传输过程中的消息/延迟发送消息的 goroutine 数量,当抽样 Channel 中需要处理这两种消息的比率很少时,会动态减少 goroutine 数量,反之,会动态增加

 

使用方式

两种方式一种是直接连接另一种是通过nsqlookupd进行连接

 

 直连方式

nsqd是独立运行的,我们可以直接使用部署几个nsqd然后使用客户端直连的方式使用

 

例子:

目前资源有限,我就都在一台机器上模拟了,启动两个nsqd

cd /Users/liangtian/workcode/go-project/_opensource/nsq/_practice
nsqd -tcp-address ":9101"  -http-address ":9102" -data-path=./a
nsqd -tcp-address ":9201"  -http-address ":9202" -data-path=./b

 

 

正常启动会有类似下面的输出:

[nsqd] 2020/12/09 23:52:04.528250 INFO: nsqd v1.2.0 (built w/go1.13.5)
[nsqd] 2020/12/09 23:52:04.528425 INFO: ID: 933
[nsqd] 2020/12/09 23:52:04.528930 INFO: NSQ: persisting topic/channel metadata to b/nsqd.dat
[nsqd] 2020/12/09 23:52:04.537441 INFO: TCP: listening on [::]:9201
[nsqd] 2020/12/09 23:52:04.537549 INFO: HTTP: listening on [::]:9202

 

简单使用:

func main() {
	adds := []string{"127.0.0.1:7000", "127.0.0.1:8000"}
	config := nsq.NewConfig()

	topicName := "testTopic1"
	c, _ := nsq.NewConsumer(topicName, "ch1", config)
	testHandler := &MyTestHandler{consumer: c}

	c.AddHandler(testHandler)
	if err := c.ConnectToNSQDs(adds); err != nil {
		panic(err)
	}
	stats := c.Stats()
	if stats.Connections == 0 {
		panic("stats report 0 connections (should be > 0)")
	}
	stop := make(chan os.Signal)
	signal.Notify(stop, os.Interrupt)
	fmt.Println("server is running....")
	<-stop
}

type MyTestHandler struct {
	consumer *nsq.Consumer
}

func (m MyTestHandler) HandleMessage(message *nsq.Message) error {
	fmt.Println(string(message.Body))
	return nil
}

 

上面代码的方法: c.ConnectToNSQDs(adds),是连接多个nsqd服务 然后运行多个客户端实现 这时,我们发送一个消息

curl -d 'hello world 2' 'http://127.0.0.1:9102/pub?topic=testTopic1'

 

nsqd会根据他的算法,把消息分配到一个客户端客户端的输入如下

2020/12/20 17:07:58 INF    1 [testTopic1/ch1] (127.0.0.1:9101) connecting to nsqd
2020/12/20 17:07:58 INF    1 [testTopic1/ch1] (127.0.0.1:9201) connecting to nsqd
server is running....
hello world 2

但是这种做的话,需要客户端做一些额外的工作,需要频繁的去检查所有nsqd的状态,如果发现出现问题需要客户端主动去处理这些问题。

总结

我使用的客户端库是官方库 go-nsq,使用直接连nsqd的方式,

  • 如果有nsqd出现问题,现在的处理方式,他会每隔一段时间执行一次重连操作。想去掉这个连接信息就要额外做一些处理了。

  • 如果对nsqd进行横向扩充,只能是自己民额外的写一些代码调用ConnectToNSQDs或者ConnectToNSQD方法

 

去中心化连接方式 nsqlookupd

官方推荐使用连接nsqlookupd的方式,nsqlookupd用于做服务的注册和发现,这样可以做到去中心化。

 

 图中我们运行着多个nsqd和多个nsqlookupd的实例,客户端去连接nsqlookupd来操作nsqd

 

我们要先启动nsqlookupd,为了演示方便,我启动两个nsqlookupd实例, 三个nsqd实例

nsqlookupd -tcp-address ":8200" -http-address ":8201"
nsqlookupd -tcp-address ":7200" -http-address ":7201"

为了演示横向扩充,先启动两个,客户端连接后,再启动第三个。

nsqd -tcp-address ":9100"  -http-address ":9101" --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:8200 --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:7200 -data-path=./a
nsqd -tcp-address ":9200"  -http-address ":9201" --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:8200 --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:7200  -data-path=./b

 

--lookupd-tcp-address 用于指定lookup的连接地址 客户端简单代码

type MyTestHandler struct {
	consumer *nsq.Consumer
}

func (m MyTestHandler) HandleMessage(message *nsq.Message) error {
	fmt.Println(string(message.Body))
	return nil
}
//curl -d 'hello world 2' 'http://127.0.0.1:9102/pub?topic=testTopic1'
func main() {
	adds := []string{"127.0.0.1:7201", "127.0.0.1:8201"}
	config := nsq.NewConfig()
	config.MaxInFlight = 1000
	config.MaxBackoffDuration = 5 * time.Second
	config.DialTimeout = 10 * time.Second


	topicName := "testTopic1"
	c, _ := nsq.NewConsumer(topicName, "ch1", config)
	testHandler := &MyTestHandler{consumer: c}

	c.AddHandler(testHandler)
	//if err := c.ConnectToNSQDs(adds); err != nil {
	if err := c.ConnectToNSQLookupds(adds); err != nil {
		panic(err)
	}
	
	stats := c.Stats()
	if stats.Connections == 0 {
		panic("stats report 0 connections (should be > 0)")
	}
	stop := make(chan os.Signal)
	signal.Notify(stop, os.Interrupt)
	fmt.Println("server is running....")
	<-stop

}

方法ConnectToNSQLookupds就是用于连接nsqlookupd的,但是需要注意的是,连接的是http端口72018201,库go-nsq 是通过请求其中一个nsqlookupd的 http 方法http://127.0.0.1:7201/lookup?topic=testTopic1 来得到所有提供topic=testTopic1nsqd 列表信息,然后对所有的nsqd进行连接,

2020/12/20 18:05:04 INF    1 [testTopic1/ch1] querying nsqlookupd http://127.0.0.1:7201/lookup?topic=testTopic1
2020/12/20 18:05:04 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9200) connecting to nsqd
server is running....
hello world 2目前我们已经连接了两个。

我们演示一下橫向扩充,启动第三个nsqd

nsqd -tcp-address ":9300"  -http-address ":9301" --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:8200 --lookupd-tcp-address=127.0.0.1:7200  -data-path=./c

这里会有一个问题,当我启动了一个新的nsqd但是他的topic是空的,我们需指定这新的nsqd处理哪些topic。
我们可以用nsqadmin查看所有的topic。 启动 nsqadmin:

nsqadmin  --lookupd-http-address=127.0.0.1:8201 --lookupd-http-address=127.0.0.1:7201

然后去你的nsqd上去建topic

curl -X POST 'http://127.0.0.1:9301/topic/create?topic=testTopic1'

 

这个时候客户端日志有输出:

2020/12/20 20:54:41 INF    1 [testTopic1/ch1] querying nsqlookupd http://127.0.0.1:7201/lookup?topic=testTopic1
2020/12/20 20:54:41 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) connecting to nsqd

已经连上我们的新nsqd

我手动关闭一个nsqd实例, 客户端的日志输出已经断开了连接 

2020/12/20 20:54:06 ERR    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) IO error - EOF
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) beginning close
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) readLoop exiting
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) breaking out of writeLoop
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) writeLoop exiting
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) finished draining, cleanup exiting
2020/12/20 20:54:06 INF    1 [testTopic1/ch1] (liangtiandeMacBook-Pro.local:9300) clean close complete
2020/12/20 20:54:06 WRN    1 [testTopic1/ch1] there are 1 connections left alive

 并且nsqdnsqlookupd也断开了连接,客户端再次从nsqlookupd取所有的nsqd的地址时得到的总是可用的地址。

 

去中心化实现原理

nsqlookupd用于管理整个网络拓扑结构,nsqd用他实现服务的注册,客户端使用他得到所有的nsqd服务节点信息,然后所有的consumer端连接
实现原理如下,

    • nsqd把自己的服务信息广播给一个或者多个nsqlookupd
    • 客户端连接一个或者多个nsqlookupd,通过nsqlookupd得到所有的nsqd的连接信息,进行连接消费,
    • 如果某个nsqd出现问题,down机了,会和nsqlookupd断开,这样客户端nsqlookupd得到的nsqd的列表永远是可用的。客户端连接的是所有的nsqd,一个出问题了就用其他的连接,所以也不会受影响。

 

posted @ 2020-12-09 15:59  梁天  阅读(70)  评论(0编辑  收藏