Автор: Интернет Хостинг Центр

Использование брокеров сообщений — один из вариантов организации обмена данными между компонентами информационных систем. Действуя как посредники, брокеры принимают сообщения от одних сервисов и передают их другим. Такой подход позволяет снизить нагрузку на отдельные элементы системы и повысить её общую производительность. Разбираемся, что такое брокеры сообщений, зачем они нужны и какие преимущества вы получите от их применения.

Брокер сообщений — что это

Брокер сообщений (message broker) — специализированное программное обеспечение, предназначенное для организации взаимодействия различных компонентов информационной системы (messaging). Основные его функции — прием сообщений от одних компонентов (отправителей), их сохранение и последующая передача другим компонентам (получателям). Брокеру отводится роль посредника — он обеспечивает коммуникации между отдельными частями системы.

Основные задачи брокера сообщений:

  • Обработка сообщений. Брокер принимает их от отправителя, анализирует содержание и формат, после чего направляет соответствующим получателям.
  • Хранение сообщений. Если получатели временно недоступны или заняты другими задачами, сообщения сохраняются в центральной очереди до тех пор, пока они не смогут быть обработаны.
  • Маршрутизация. Брокер определяет, каким именно получателям должны быть переданы те или иные сообщения, основываясь на правилах, установленных администратором системы.
  • Гарантированная доставка. В случае временных сбоев или недоступности получателей брокер продолжает попытки доставки — вплоть до успешного её завершения.
  • Поддержка различных форматов и протоколов связи.

Примеры применения брокеров сообщений:

  • Электронная коммерция. В интернет-магазинах используются для координации действий между службами, такими как корзина покупок, платежная система и служба доставки.
  • Финансовые услуги. В банках применяются для обеспечения обмена финансовыми транзакциями между подразделениями и системами.
  • Интернет вещей. В IoT-системах используются для сбора и анализа данных, поступающих от устройств, и последующего распределения этих данных между аналитическими платформами.

Таким образом, брокер сообщений обеспечивает централизованный, надежный и эффективный обмен информацией между разными сервисами и компонентами современных информационных систем.

Что такое "Брокер сообщений"
Image by gstudioimagen on Freepik.

Почему системы используют брокеры сообщений

Разработчики информационных систем применяют их, исходя из нескольких соображений. Во-первых, присущий им принцип асинхронности позволяет разным компонентам работать независимо друг от друга — это улучшает общую производительность и снижает вероятность ошибок. Во-вторых, повышается надёжность передачи данных и минимизируется риск их потери. Наконец, использование брокеров способствует масштабируемости системы — можно легко добавлять новые компоненты или увеличивать мощность существующих.

Как работает брокер сообщений

Работа брокера сообщений — это прием, хранение и передача сообщений между компонентами системы. Рассмотрим её пошагово:

  1. Отправка сообщения. Когда возникает необходимость, один из компонентов создает сообщение и направляет его брокеру. В сообщении может быть любая допустимая информация, например, данные о транзакции, уведомления об изменениях состояния системы и т.п.
  2. Прием и сохранение сообщения. После его получения брокер анализирует содержимое и формат. Если сообщение корректно сформировано, оно сохраняется в соответствующей очереди.
  3. Маршрутизация. Брокер определяет, какому именно получателю нужно передать принятое им сообщение. Для определения применяются правила маршрутизации — например, правила фильтрации сообщений по заданным критериям, распределения между получателями и т.п.
  4. Передача сообщения. Начинается, как только определён получатель. Он может находиться в состоянии ожидания новых сообщений или же быть временно недоступным — в этом случае сообщение будет храниться в очереди до тех пор, пока получатель не сможет его принять.
  5. Подтверждение доставки. Получатель направляет брокеру подтверждение — это значит, что сообщение было получено и обработано корректно. Если подтверждения нет, могут быть предприняты повторные попытки отправки.
  6. Удаление сообщения из очереди.

У некоторых brokers есть дополнительные функции — например, упорядочение рассылки, определение приоритетности, балансировка нагрузки.

Преимущества использования брокеров сообщений

Рассмотрим основные преимущества брокеров сообщений:

Повышение надежности передачи данных

Сообщения в централизованной очереди хранятся до тех пор, пока они не будут успешно доставлены. Вероятность их потерь значительно снижается — даже если одна из сторон временно недоступна, информация будет сохранена и передана позже.

Масштабируемость системы

Используя брокеры сообщений, несложно масштабировать систему — добавить новые компоненты или увеличить мощности существующих. Это важно для крупных компаний, работающих с большими объемами данных.

Обеспечение асинхронности процессов

Подсистемы могут работать независимо друг от друга и выполнять свои задачи параллельно, не ожидая завершения операций другими компонентами. Принцип асинхронности повышает системную производительность и снижает вероятность ошибок.

Возможные недостатки и риски при использовании брокеров сообщений

Несмотря на множество преимуществ, их использование сопряжено с некоторыми недостатками и потенциальными рисками.

Задержки в доставке сообщений

В некоторых случаях обработка большого количества сообщений может занять больше времени, чем ожидалось. Если один из компонентов системы занят выполнением другой задачи, сообщение может быть доставлено с некоторым опозданием. Возможно, что это приведёт к задержкам в работе системы в целом.

Потенциальные проблемы с производительностью

При высокой нагрузке на систему брокер сообщений может стать узким местом — это приведет к снижению производительности системы. Еще одной проблемой может стать снижение производительности при неправильном выборе брокера сообщений или его неоптимальной настройке. Необходимо учитывать особенности каждого конкретного случая и выбирать решение, которое наилучшим образом будет соответствовать вашим требованиям.

Сложность настройки и управления

Нужны определенные знания и опыт — особенно это касается сложных систем с большим количеством компонентов и сервисов. Неправильная конфигурация может привести к сбоям в работе системы и потере данных. Всё же настройка современных инструментов и платформ не представляет особых трудностей из-за их удобных интерфейсов и автоматизации многих задач.

Обзор популярных брокеров сообщений

Назовём наиболее известные брокеры сообщений, применяемые в различных отраслях.

Apache Kafka

Высокопроизводительная распределённая платформа для обработки потоков данных в реальном времени. Разработана компанией LinkedIn в 2011 году и впоследствии передана сообществу Apache Software Foundation. Используется в самых разнообразных сферах, в т.ч. в финансовых сервисах, интернет-коммерции, мониторинге систем и во многих других областях.

RabbitMQ

Открытый брокер сообщений, разработанный с использованием протокола AMQP (Advanced Message Queuing Protocol). Создан компанией Pivotal Software и впервые выпущен в 2007 году. Сегодня применяется в различных отраслях — в электронной коммерции, финансах, здравоохранении и во многих других сферах. Из-за простоты и удобства настройки хорошо подходит для небольших и средних проектов.

ActiveMQ

Брокер с открытым исходным кодом, разработанный компанией Apache Software Foundation в 2005 году. Поддерживает значительное количество протоколов — это позволяет интегрировать его с разнообразными системами и приложениями. Используется преимущественно в корпоративных информационных системах, в области IoT, в банковской сфере, для сбора и обработки событий мониторинга и оповещений.

Заключение

Применение брокеров сообщений существенно упрощает обмен данными между компонентами информационных систем, повышает их надежность и способность к масштабированию. Выбор брокера зависит от конкретных потребностей проекта, однако при его разработке необходимо учитывать свойственные этому ПО недостатки и риски — возможные задержки в доставке сообщений и сложность настройки. Выбор правильного брокера и его грамотная интеграция будут способствовать успешной работе ваших приложений и сервисов.