先进的消息队列模式
随着信息技术的发展，消息队列模式也越来越成熟，被广泛应用于数据通信、异步任务处理、日志收集等场景。其中，一个较为先进的消息队列模式是基于生产者-消费者模式的消息队列模式，该模式采用了线程间通信的机制，将生产者发送的消息自动安排到队列中，再交由消费者进行处理，从而实现数据异步传输的效果。
消息队列模式的特点
相对于传统的进程间通信方式，消息队列模式的优势在于传输消息的异步性和松散耦合性。消息的生产者和消费者可以在异构系统中，通过消息队列模式实现数据交互，实现系统的无缝集成和解耦。
在该模式下，消息的生产者只需关注数据的生成，而不必关心数据的下一步处理流程。消费者则通过持续的拉取机制（或推送机制），实时获取队列中的消息，并根据业务需求进行相应的处理。此外，消息队列模式还支持消息的可靠性传输，保证了消息的稳定性和一致性。
应用场景
基于消息队列模式，我们可以很好地解决一般数据传输中的瓶颈问题。具体而言，以下场景可选用消息队列模式：
1. 数据异步传输
当系统中的数据产生速度过快，而消费方的处理能力不足时，就会产生数据拥堵的问题。此时，消息队列模式可实现数据的异步传输，将数据暂存在消息队列中，等待消费者处理。
2. 异构系统数据集成
企业级应用系统复杂多样，其涉及的业务模块也需要异构的支持。在这种情况下，采用消息队列模式进行数据集成，不仅可以消除系统之间的耦合，同时也可以提高系统的安全性和稳定性。
3. 大规模计算任务
在进行大规模计算任务（如深度学习训练、大数据分析等）时，采用消息队列模式进行任务调度，可以有效地分担任务负载，保证系统的高可用性和高效运行。
示例代码实现
下面是python语言中消息队列模式的一个简单示例：
import time
import queue
import threading
class Producer(threading.Thread):
“””消息生产者”””
def __init__(self, queue):
super().__init__()
self.queue = queue
def run(self):
for i in range(5):
message = f”生产者生成消息{i}”
self.queue.put(message)
print(f”{message}已加入队列中”)
time.sleep(1)
class Consumer(threading.Thread):
“””消息消费者”””
def __init__(self, queue):
super().__init__()
self.queue = queue
def run(self):
while True:
if not self.queue.empty():
message = self.queue.get()
print(f”{message}已被消费者处理”)
self.queue.task_done()
queue = queue.Queue()
producer = Producer(queue)
producer.start()
consumer = Consumer(queue)
consumer.start()
producer.join()
consumer.join()
该示例中，生产者向消息队列中生成了5条消息，消费者则持续从队列中拉取消息进行处理。其中，队列数据结构通过Python标准库中的“queue”模块实现，生产者和消费者则采用多线程编程的方式进行实现。通过该示例，我们可以清晰地了解到消息队列模式的工作原理和实现方式。
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IBM WebSphere MQ 简介和概述在开始之前，让我们先来确定使用 WebSphere MQ 解决的业务问题的种类，并了解 WebSphere MQ 如何能够帮助您满足业务要求。 问题：自动化孤岛在大多数业务中，业务的信息技术 (IT) 基础结构中存在许多不同的技术。 系统由这些来自许多供应商的不同的技术组成，并且具有不同的硬件平台、编程语言、操作系统和通信链路。 通常，连接不同的系统非常复杂并且可能代价高昂，所以许多系统之间都相互隔离。 目前，越来越多的业务还需要以电子的方式与其客户和供应商进行通信，而这些客户和供应商可能比该业务本身使用了更多不同的技术。 因此，需要某种简便的、廉价的和可靠的机制用来连接这些异类的系统(“自动化孤岛”)，以便在内部和外部对业务的 IT 基础结构进行集成。 解决方案：WebSphere MQ通过提供一种程序到程序的通信方式，WebSphere MQ 非常适合于上面所描述的环境。 图 1 显示了这种通信方式的基本机制。 图 1. 程序到程序的通信程序 A 准备好一条消息，并将其放入队列。 然后，程序 B 从该队列中获取消息，并对其进行处理。 这两个程序都使用一种应用程序编程接口 (API) 与该队列进行交互。 WebSphere MQ API 称为消息队列接口 (MQI)。 任何一个程序都无需了解对方的存在，并且这两个程序无需同时执行。 如果程序 A 在程序 B 尚未执行的时候将一条消息放入队列，那么该队列将存储这条消息，直到程序 B 开始执行并准备处理这条消息。 类似地，当程序 B 从队列中检索消息时，程序 A 可能已经不再处于执行状态。 应用程序设计使用 WebSphere MQ 提供的基本通信机制，可以进行同步和异步的应用程序设计。 在同步的应用程序设计中，如图 2 所示，假定同时执行这两个应用程序。 程序 A 向队列 1 发送一条消息并等待应答。 程序 B 检索得到该消息，并对它进行处理，然后将应答消息发送到队列 2 中，以便程序 A 进行检索。 在使用 WebSphere MQ 设计应用程序时，通常每个程序使用不同的队列向其他程序发送消息。 虽然这不是必需的，但这样可以提供更简单的应用程序设计和编程逻辑。 另外请记住，这里假定两个程序同时执行。 如果当程序 A 发送消息时，程序 B 没有执行，那么程序 A 将阻塞，直到程序 B 启动并对消息进行处理。 这是同步应用程序通信中的设计问题。 图 2. 同步应用程序设计在异步应用程序设计中，如图 3 所示，程序 A 再次将消息放到队列 1，以便程序 B 对其进行处理，但现在，程序 C 与程序 A 进行异步地操作，它检索消息并对其进行处理。 通常，程序 A 和程序 C 是相同应用程序中的不同部分。 图 3. 异步应用程序设计对于 WebSphere MQ 来说，异步设计是一种非常合适的模型。 程序 A 将消息放到队列中，并继续执行，即使程序 B 并不对这些消息进行处理，也是如此。 在这种情况下，队列将存储这些消息，直到程序 B 重新启动。 这种模型有一种变种，即程序 A 将一条或多条消息放到队列中，并继续进行其他的处理，然后返回来检索和处理应答消息。 程序之间的这种通信方式称为消息传递。 它与其他通信方式(如对话式的通信或调用和返回通信)的不同之处在于，进行通信的程序之间具有时间独立性。 程序接收消息作为输入，并输出其结果作为消息，而不需要同时运行发送或接收程序。 队列管理器和 MQIWebSphere MQ 中的队列由队列管理器 所拥有并进行管理。 队列管理器还为应用程序提供了 MQI API，允许它们访问队列以及其中包含的消息。 MQI 在 WebSphere MQ 支持的所有平台中保持一致，并对应用程序隐藏了队列管理器的实现细节。 MQI 中有 8 种主要的调用：MQCONN——连接到队列管理器MQCONNX——使用连接选项连接到队列管理器MQDISC——断开与队列管理器的连接MQOPEN——打开队列以便进行访问MQCLOSE——关闭访问的队列MQPUT——将一条消息放入队列MQGET——从队列中获取一条消息MQPUT1——打开队列，放入一条消息，然后关闭该队列MQI 中有 5 种次要的调用：MQBEGIN——开始一个工作单元MQCMIT——提交一个工作单元MQBACK——回滚一个工作单元MQINQ——查询 WebSphere MQ 对象(队列是一种 WebSphere MQ 对象，队列管理器是另一种对象)的属性MQSET——设置 WebSphere MQ 对象的属性消息WebSphere MQ 中的消息包含两个部分：WebSphere MQ 使用的 Header 和应用程序数据。 图 4 显示了一条 WebSphere MQ 消息。 图 4. WebSphere MQ 消息应用程序数据可以包含任何字节序列。 它是使用 WebSphere MQ 与其他应用程序进行通信的应用程序所私有的，并且对 WebSphere MQ 没有什么意义。 对于应用程序数据的内容没有任何限制，但不同的平台所允许的消息的最大长度有所不同。 在大多数系统中，最大长度为 100MB，但有些系统的最大长度为 4MB。 消息中可能包含各种各样的 Header，但所有的消息都包含一个称为消息描述符 (MQMD) 的 Header。 其中包含了关于该消息的控制信息，队列管理器和接收应用程序将使用到这些控制信息。 稍后将提供关于 MQMD 和其他 Header 的更详细的信息。 本地和远程队列队列管理器可以位于相同或不同的计算机上，它们可以彼此通信，并在不同队列管理器的队列之间传递消息。 队列管理器为消息提供了可靠的传递。 例如，当应用程序将消息放入到队列中时，队列管理器将确保消息的存储是安全的、可恢复的，并向接收应用程序传递一次且仅传递一次，即使必须将消息传递到另一个队列管理器所拥有的队列，也是如此。 当应用程序打开队列时，应用程序所连接的队列管理器将确定该队列是队列管理器所拥有的本地 队列，还是由另一个队列管理器所拥有的远程 队列。 对于本地队列，直接将消息放入到该队列。 如果队列是远程的，那么队列管理器将消息放到一个称为传输 队列的特殊队列。 然后，消息通道代理 (MCA) 从传输队列中获取消息，并将其通过网络发送到接收端的 MCA。 接收 MCA 将该消息放到目标 队列。 在将消息放到目标队列中之后，便将其从传输队列中删除。 消息流在队列管理器之间可以是双向的，如图 5 中所示。 图 5. 发送消息如果接收 MCA 不能将该消息放到目标队列中，那么将根据消息描述符中的选项对其进行处理。 可能将其放到死信 队列，也可能将其返回给发送者，甚至将其丢弃。 通过这种在队列管理器之间传递消息的能力，WebSphere MQ 提供了两种重要的优点：应用程序开发人员不需要了解网络的详细信息。 MCA 可以使用各种网络和通信协议与其他的 MCA 相互通信，并且甚至可以在一段时间之后更改所使用的协议。 但是，应用程序开发人员仅需要了解与队列管理器通信所需的 MQI 调用。 仅需要建立更少的通信链路。 许多应用程序使用一个队列管理器，它们可以与使用另一个队列管理器的应用程序通信，但是在一对 MCA 之间只需要一条通信链路。 设计可能性现在您已经比较清楚地了解了 WebSphere MQ 的工作方式，即使仅仅是在概略的层次上，下面让我们来看看在使用 WebSphere MQ 设计系统时，应用程序设计的可能性。 并行处理要完成总体的业务事务，应用程序可能需要执行多项任务。 例如，旅行社可能需要预定航班、预订酒店房间和预订出租车。 使用 WebSphere MQ，可以将请求消息放到为航班预定系统、酒店预订系统和轿车出租应用程序提供服务的 3 个队列中。 每个应用程序都可以与其他两个应用程序并行地执行自己的任务，然后将应答消息放到旅行社应用程序提供的队列中。 在收到这 3 个应答之后，旅行社应用程序可以生成综合的旅行路线。 这种并行处理的方式可以极大地提高整体性能。 客户端/服务器处理另一种应用程序设计方案是客户端/服务器处理。 在这种情况下，一台服务器仅使用一个队列接收来自多个客户端应用程序的消息。 每个请求消息的消息描述符可以指定一个应答队列。 在服务器完成对消息的处理之后，它将应答消息发送到消息描述符中指定的应答队列，这样可以使得每个客户端应用程序相对于其他客户端应用程序独立地接收到其应答消息。 消息描述符中还有一个包含消息标识符的字段。 应答消息的消息描述符可以包含对应的请求消息的标识符。 这样做使得客户端应用程序可以在应答消息和以前发送的请求消息之间进行关联。 要使用客户端/服务器处理来提高应用程序的性能和可靠性，可以使用多个服务器应用程序实例为同一个请求队列服务。 触发WebSphere MQ 可以在消息放入到队列中以及某些条件满足时，启动一个应用程序。 这称为触发。 下面是触发的工作方式：程序将消息放入到支持触发的队列中。 如果触发的条件满足，则发生触发事件。 队列管理器检查应用程序队列所引用的进程对象。 该进程对象指定了需要启动的应用程序。 队列管理器创建包含关于进程对象和队列的信息的触发消息。 将该触发消息放到启动队列。 由一个称为触发监视器 的程序负责检索消息，并启动合适的应用程序，将触发消息的信息传递给这个应用程序。 当第一次将消息放到队列中时、当队列中包含的消息达到某个数目时、或者每次将消息放到队列中时，都可能发生触发事件，尽管最后这种情况通常不推荐使用。 数据完整性有些应用程序使用会话式的程序到程序的通信方式，以使用两段式提交协议来支持分布式工作单元的实现，如图 6 中所示。 图 6. 同步分布式工作单元这种功能仅在下面的情况下需要使用，业务要求在任何时刻都必须非常精确地维护两个分布式数据库之间的一致性。 在实际中，这种类型的需求很少出现。 当这种需求的确存在时，单个分布工作单元可能使用许多资源，并且变得非常复杂，尤其是当涉及到许多处理时。 WebSphere MQ 提供了一种更简单的解决方案，使得多个工作单元可以异步执行，如图 7 中所示。 图 7. 异步分布式工作单元第一个应用程序写入数据库，将包含对其他系统中的第二个数据库进行更新所需数据的消息放到队列中，然后提交对这两种资源的更改。 因为该队列是远程的，所以消息仅进入第一个工作单元的传输队列。 第二个工作单元包含发送 MCA 从传输队列中获取该消息，并将其发送给接收 MCA，而后者负责将该消息放到目标队列。 在第三个工作单元中，第二个应用程序从目标队列中获取该消息，并使用该消息中包含的数据对数据库进行更新。 工作单元 1 和 3 的事务完整性，加上工作单元 2 中由 WebSphere MQ 提供的消息的一次且仅一次的可靠传递，从而确保了整个业务事务的完整性。 安全性WebSphere MQ 中的安全特性包括：队列管理器可检查某个用户是否经过授权可以提交管理队列管理器的命令。 队列管理器可检查某个用户或应用程序是否经过授权可以在指定的操作中访问 WebSphere MQ 资源，如队列。 在允许 MCA 之间进行消息通信之前，MCA 可以对合作伙伴 MCA 进行身份验证。 可以在 MCA 发送消息之前对其进行加密，然后在接收到该消息之后再对其进行解密。 消息描述符可以包含用户 ID 和关于消息发出者的其他信息。 这种信息称为消息上下文，它可以用来对消息进行身份验证，并检查该消息的发送者是否经过授权可以访问接收系统中的 WebSphere MQ 资源。 WebSphere MQ 客户端WebSphere MQ 客户端可以安装在没有运行队列管理器的系统中。 客户端可以将在同一系统中运行的应用程序作为 WebSphere MQ 客户端，以连接到运行于另一个系统中的队列管理器，并向该队列管理器发出 MQI 调用。 这种应用程序称为 WebSphere MQ 客户端应用程序，而这种队列管理器称为服务器队列管理器。 图 8 显示了这种配置。 图 8. 客户端和服务器之间的链接WebSphere MQ 客户端应用程序和服务器队列管理器使用 MQI 通道 实现彼此之间的通信。 当客户端应用程序发出 MQCONN 或 MQCONNX 调用时启动 MQI 通道，当客户端应用程序发出 MQDISC 调用时结束该通道。 要使 WebSphere MQ 客户端进行有效地处理，需要快速的和可靠的同步通信连接。 WebSphere MQ Framework用户和软件供应商可以使用已定义的接口来扩展或替换队列管理器功能。 WebSphere MQ Framework 提供了这样的接口。 WebSphere 允许对各种功能进行修改，以便：提供选择是否使用 WebSphere MQ 所提供的组件、或对其进行替换、或使用其他的组件对其进行扩充的灵活性。 允许独立的软件供应商通过提供其他新技术所使用的组件，从而参与其中，无需对 WebSphere MQ 内部的内容进行更改。 允许 WebSphere MQ 更快地利用各种新技术，从而更迅速地提供相关产品。 WebSphere MQ Framework 中的组件包括：触发监视器接口 (TMI)消息通道接口 (MCI)名称服务接口 (NSI)安全支持接口 (SEI)数据转换接口 (DCI)
消息服务器mq可以开发OA中消息推送的功能吗
MQ 是应用层协议，TCP是网络层协议。 他们不在一个层次。 MQ可以用TCP实现，也可以用UDP实现。 MQ的原理是基于消息的通信方式，Message Queue消息队列。 而消息队列一般都有API可以直接用，不用自己重新实现。
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