Aplicațiile software contemporane ating un nivel tot mai ridicat de complexitate, solicitând dezvoltatorilor să gestioneze constant procese care consumă timp și resurse considerabile.
Schimbul de informații între diferite servicii și prelucrarea unor volume mari de date reprezintă doar câteva dintre dificultățile frecvente cu care se confruntă programatorii zilnic. Din fericire, tehnologiile și instrumentele inovatoare apar ca soluții la aceste complicații, iar brokerul de mesaje este un exemplu relevant.
Brokerii de mesaje permit sistemelor de rețea să efectueze schimbul de mesaje și să comunice eficient între ele. Haideți să explorăm mai în detaliu această tehnologie transformatoare.
Ce este un intermediar de mesaje?
Un intermediar de mesaje este un instrument software care facilitează transferul de mesaje între servicii și aplicații, asigurând comunicarea și schimbul de informații. Acești intermediari constituie un mecanism de integrare partajat, esențial pentru arhitecturile cloud native, serverless, bazate pe microservicii și cloud hibrid.
Intermediarii de mesaje realizează acest lucru prin conversia mesajelor între diferitele protocoale de mesagerie acceptate. Această funcționalitate permite serviciilor interdependente să comunice instantaneu, indiferent de limbajele de programare utilizate.
Cum funcționează un broker de mesaje?
Brokerii de mesaje pot securiza, arhiva, direcționa și trimite mesaje către destinatarii adecvați. Acționează ca un pod între diferite aplicații, permițând expeditorilor să transmită mesaje fără a cunoaște locația, starea sau numărul destinatarilor.
Frecvent, brokerii de mesaje utilizează o structură denumită coadă de mesaje, care oferă stocare fiabilă și livrare sigură a mesajelor. Această coadă stochează și indexează mesajele până când aplicațiile consumatoare le pot procesa. Mesajele sunt păstrate în coadă în ordinea în care au fost transmise și rămân acolo până la confirmarea primirii.
Pentru o înțelegere mai clară a modului în care brokerii de mesaje își îndeplinesc sarcinile, să analizăm câteva dintre conceptele fundamentale:
- Producătorul este interfața care comunică direct cu brokerul de mesaje pentru a trimite mesajele destinate distribuirii.
- Consumatorul este entitatea căreia îi este destinat mesajul și solicită date de la broker. Aceștia pot fi considerați și abonați.
- Coada sau un subiect este un tip de dată utilizată de brokerii de mesaje pentru stocarea mesajelor. Acestea pot fi comparate cu directoarele din calculatoare și funcționează după principiul FIFO (primul intrat, primul ieșit).
- În cele din urmă, avem un Schimbător, o entitate logică ce gestionează cozile și creează grupuri de mesaje, facilitând schimbul de informații între consumatori.
Comunicarea prin intermediul brokerilor de mesaje se realizează conform a două modele sau stiluri distincte de mesagerie: mesageria punct-la-punct și mesageria publicare/abonare.
Mesageria punct-la-punct: Acest model de comunicare este utilizat în cozile de mesaje, unde expeditorul și destinatarul fiecărui mesaj sunt într-o relație unu-la-unu. Fiecare mesaj din coadă este citit o singură dată și trimis unui singur destinatar.
Modelul de mesagerie punct-la-punct este implementat în scenarii precum gestionarea salariilor și procesarea tranzacțiilor financiare, unde este crucial ca fiecare plată să fie efectuată o singură dată. Dacă consumatorul este offline, brokerul de mesaje reține mesajul în coadă și îl livrează ulterior.
Mesageria publicare/abonare: În acest model, producătorul nu știe cine va fi consumatorul mesajului. Acesta trimite mesaje referitoare la un anumit subiect, iar toate aplicațiile abonate la acel subiect primesc toate mesajele publicate.
Între consumator și producător există o relație unu-la-mulți, modelul fiind utilizat în sisteme bazate pe arhitectura orientată spre evenimente, unde aplicațiile nu au dependențe reciproce.
Iată o descriere a ciclului de viață al transmiterii unui mesaj printr-un broker de mesaje:
- Ciclul începe cu trimiterea de mesaje către una sau mai multe destinații.
- Mesajele sunt convertite într-un alt format.
- Mesajele sunt împărțite în fragmente mai mici, transmise consumatorului, iar răspunsurile sunt colectate și transformate într-un singur mesaj pentru a fi trimise înapoi utilizatorului.
- Se utilizează stocarea terță parte pentru a adăuga sau a stoca un mesaj.
- Datele necesare sunt preluate prin intermediul serviciilor web.
- Se trimit răspunsuri în caz de eroare sau eșec al mesajului.
- Modelul publicare-abonare este utilizat pentru direcționarea mesajelor în funcție de conținut și subiect.
Avantajele utilizării brokerilor de mesaje
Iată avantajele utilizării brokerilor de mesaje în rețea:
- Producătorul și consumatorul pot face schimb de mesaje indiferent de starea lor online. Brokerul de mesaje va livra mesajul imediat ce consumatorul devine activ.
- Brokerii de mesaje garantează livrarea mesajelor în orice situație, iar mecanismul de confirmare informează producătorul despre finalizarea livrării, conferind tehnologiei durabilitate și persistență.
- Procesarea asincronă asigură că sarcinile care necesită multe resurse sunt delegate unor procese separate, accelerând aplicația și îmbunătățind experiența utilizatorului.
- Brokerii de mesaje retransmit mesajele nedestinate din cauza eșecurilor. Retrimiterea se încearcă fie imediat, fie ulterior. Dacă mesajele rămân nedestinate după numeroase încercări, acestea sunt redirecționate către producător.
Mai jos, am compilat o listă cu cei mai populari brokeri de mesaje pe care îi puteți alege pentru a facilita comunicarea între aplicațiile moderne.
Memphis
Memphis este un broker de mesaje open-source, conceput special pentru a fi utilizat de dezvoltatori în aplicații de tip flux. Poate fi implementat cu ușurință și permite extinderea rapidă a aplicațiilor bazate pe date.
Dezvoltatorii s-au asigurat că utilizatorii pot beneficia de avantajele oferite de alți brokeri de mesaje, dar și de funcții suplimentare în Memphis. Acest broker utilizează funcționalitățile de bază ale NATS pentru a oferi tehnici de optimizare automată, gestionarea schemelor, procesare inline și depanare avansată.
Acest broker de mesaje, dezvoltat de o comunitate activă, dispune de o interfață ușor de utilizat, optimizată pentru a oferi performanțe deosebite. Memphis este dotat cu CLI și SDK-uri pentru Node.JS, Go, Python, Typescript și NestJS, permițând dezvoltatorilor să integreze funcționalitățile brokerului în platforma lor.
Oferă o funcție de coadă de mesaje neprocesate, cu facilități de retransmitere automată pentru a gestiona mesajele eșuate.
Caracteristicile cheie ale Memphis:
- Rulează pe Kubernetes pentru a oferi abstractizare hardware completă pentru scalare, actualizare, repornire și alte operațiuni.
- Depanarea mesajelor neconsumate este ușoară prin urmărirea traiectoriei datelor fiecărui mesaj.
- UI și CLI intuitive sunt utile pentru inginerii de date pentru a depana erorile în timp real.
- Conține capabilități unice de gestionare a schemelor și de transformare inline.
RabbitMQ
Lansat în 2007, RabbitMQ este unul dintre cei mai performanți brokeri de mesaje, utilizat pe scară largă de mii de utilizatori din întreaga lume ca intermediar de mesaje. Fiind scris în limbajul de programare Erlang, este incredibil de eficient și poate fi instalat atât în configurații cloud, cât și la nivel local.
RabbitMQ este extrem de fiabil și intuitiv, iar interfața sa prietenoasă permite aplicațiilor să facă schimb de mesaje și să controleze brokerul cu ușurință. Acest puternic broker de mesaje este compatibil cu numeroase platforme pentru dezvoltatori și acceptă multe protocoale de mesagerie. Poate fi implementat în configurații distribuite și federate pentru a gestiona cerințe la scară mare.
Brokerul de mesaje este interoperabil și funcționează pe diverse sisteme de operare, platforme cloud și instrumente pentru dezvoltatori. Principalele limbaje acceptate sunt Java, .NET, PHP, Python, JavaScript, Ruby și Go. Dispune de o varietate de caracteristici și suportă pluginuri care facilitează integrarea și interacțiunea cu alte sisteme.
Fiind un broker de mesaje open-source, RabbitMQ este complet gratuit. O versiune comercială separată este disponibilă contra cost, pe bază de abonament.
Apache Kafka
În continuare, Apache Kafka este un broker de mesaje robust care oferă un debit mai bun, partiționare încorporată, replicare și toleranță la erori superioară altor brokeri de mesagerie. Kafka utilizează tehnici de sistem distribuit ce folosesc protocolul TCP pentru a permite comunicarea între clienți și servere.
Acest lucru garantează performanțe rapide, făcând din Kafka o soluție ideală pentru gestionarea nevoilor de comunicare ale aplicațiilor de procesare a mesajelor de mari dimensiuni.
Apache Kafka poate fi implementat atât în sisteme locale, cât și în cloud, funcționând optim pe infrastructuri bare-metal, mașini virtuale și containere. În general, este utilizat în situații în care este necesară izolarea producătorilor de procesare și de date, pentru stocarea temporară a mesajelor nelivrate și în scenarii similare.
Acest broker de mesaje open-source a fost creat inițial pentru a monitoriza activitățile de pe site-uri web și pentru a stoca volume mari de date. Capacitatea sa de a stoca date extinse într-un cluster distribuit și tolerant la erori îl face alegerea perfectă pentru companiile mari din domeniul tehnologiei. Kafka poate gestiona eficient fluxul de evenimente în timp real, pipeliningul și redarea datelor necesare în scenariile de operare rapidă.
Apache ActiveMQ
Bazat pe Java, Apache ActiveMQ este un broker de mesaje open-source, capabil să gestioneze configurația și întreținerea în numele utilizatorului, reducând efortul de lucru.
Acesta acceptă toate protocoalele standard majore utilizate în industrie și permite integrarea perfectă cu diverse platforme prin intermediul popularului protocol AMQP.
În mod similar, protocolul STOMP facilitează schimbul de mesaje între aplicațiile web prin WebSockets, iar protocolul MQTT permite schimbul de mesaje între dispozitivele IoT.
Este compatibil cu numeroase platforme și clienți multi-limbaj construiți în diferite limbaje, inclusiv JavaScript, C, C++, Python, .Net și multe altele.
Suportă funcții avansate, precum grupuri de mesaje, cozi combinate și gruparea mesajelor. ActiveMQ este extrem de flexibil și versatil, putând fi implementat rapid în diverse scenarii de utilizare a mesageriei.
ActiveMQ este disponibil în două variante: brokerul „clasic” și versiunea avansată cunoscută sub numele de Artemis.
ActiveMQ clasic este construit pe o arhitectură conectabilă și este compatibil cu multiple generații de aplicații de mesagerie. Pe de altă parte, Artemis, versiunea avansată a ActiveMQ, utilizează o arhitectură non-blocantă pentru a oferi performanțele ridicate cerute de noua generație de aplicații.
WSO2
WSO2 este un alt broker de mesaje demn de luat în considerare, creat cu scopul de a oferi capabilități de intermediere a mesajelor într-un mediu distribuit.
Extrem de eficient și ușor de utilizat, acest broker de mesaje dispune de un mod de disponibilitate continuă care asigură disponibilitatea ridicată și extinderea serverelor din cluster, minimizând astfel riscul unui punct unic de eșec.
Această tehnologie open-source gestionează eficient multiple cozi, abonați și mesaje, facilitând mesageria persistentă.
WSO2 acceptă mai multe protocoale, inclusiv MQTT, un protocol de rețea ușor, machine-to-machine, care oferă funcții de mesagerie pentru întreprinderile din domeniul IoT.
Acesta conectează dispozitivele de la distanță cu brokerii, permițând comunicarea machine-to-machine (M2M), care poate genera zeci de mii de evenimente simultan, în fiecare secundă. WSO2 funcționează pe un model de implementare flexibil, oferind caracteristici de execuție pe un singur nod pentru implementările în cluster.
Caracteristicile notabile ale WSO2 sunt următoarele:
- Suportă API-urile JMS v1.0 și v1.1.
- Respectă standardele relevante.
- Suportă Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) v0.91 și protocolul MQTT pentru toate nivelele QoS și mesajele reținute.
- Suportă numeroase limbaje/platforme, inclusiv Java, .Net, C, C++, PHP, Ruby, Erlang și multe altele.
ZeroMQ
În cele din urmă, avem ZeroMQ, un broker de mesaje sofisticat ce oferă conexiuni de mare viteză între aplicații, indiferent de limbajul și platforma pe care rulează.
Acesta este compus din motoare de intrare-ieșire asincrone, integrate în biblioteci de mesagerie și stabilește o relație multi-la-mulți între emițător și receptor.
Mesajele sunt transmise de la o aplicație la alta prin intermediul WebSockets, folosind numeroase canale de transport, precum in-process, inter-process, TCP, multicast, TIPC, IPC și UDP.
ZeroMQ include toate caracteristicile unui sistem de mesagerie distribuit standard și transmite mesaje prin prize interconectabile, ce pot fi aranjate în diverse modele, precum pub-sub, cerere-răspuns, distribuție de sarcini și fan-out.
ZeroMQ permite un grad ridicat de personalizare pentru a satisface cerințele unice ale diferitelor cazuri de utilizare și suportă multiple modele de mesagerie și implementări în diverse limbaje.
Este compatibil cu numeroase limbaje de programare, printre cele mai importante fiind C, C++, C#, Java, Python, Ruby și Perl.
Acest broker de mesaje este extrem de rapid, open-source și dispune de o bibliotecă de mesagerie eficientă, care oferă performanțe excepționale, chiar și cu motoare de intrare-ieșire asincrone.
Concluzie
Acum avem o imagine destul de clară despre modul în care implementarea brokerilor de mesaje în sistem poate îmbunătăți semnificativ arhitectura de comunicare. Există mulți furnizori de încredere de brokeri de mesaje, iar noi am listat aici pe cei mai populari brokeri care domină piața.
Puteți utiliza oricare dintre brokerii de mesaje pe care îi considerați potriviți pentru a gestiona nevoile de date ale organizației dvs. și a vă facilita distribuirea mesajelor între aplicații.
De asemenea, puteți explora cele mai bune API-uri SMS pentru a transmite mesaje utilizatorilor dvs.