Асинхронное взаимодействие
Асинхронное взаимодействие — это способ организации взаимодействия между компонентами программной системы, при котором отправитель не блокируется и может продолжать выполнение других задач, в то время как операция выполняется или ожидает ответа от получателя. В асинхронной модели отправитель и получатель не ожидают непосредственного завершения операции, а вместо этого используют механизмы обратного вызова или уведомлений для обработки результатов операции, когда они станут доступны.
Варианты обмена информацией
При синхронном взаимодействии:
Request-Response (Запрос-Ответ)
One-Way (Односторонний) или Fire and Forget (Отправил и забыл)
При асинхронном взаимодействии:
Publish-Subscribe (Публикация-Подписка) или сокращённо Pub-Sub
Point-to-Point (Точка-Точка)
В паттернах Pub-Sub и Point-to-Point происходит асинхронное общение через посредника. При реализации таких паттернов у программ появляются возможности:
осуществлять асинхронный обмен данными (отправитель не блокируется)
отделять отправителя от получателя (отправитель ничего не знает о получателе)
выполнять отложенную обработку сообщений. Получателю не нужно быть постоянно активным, можно читать сообщения в удобное время
делегировать ответственность за маршрутизацию и доставку сообщений третьей стороне
легко интегрироваться с системами, использующими различные платформы, языки и протоколы связи
Брокеры сообщений
Message broker (брокер сообщений) — это промежуточное программное обеспечение, которое обеспечивает асинхронную коммуникацию между различными компонентами системы, позволяя им обмениваться сообщениями. Он служит посредником между отправителем (producer) и получателем (consumer) сообщений, обеспечивая надежную доставку сообщений даже в условиях различных технологических и временных ограничений.
Основные компоненты и функции, которые предоставляет message broker:
Очередь сообщений и топик: Брокер сообщений обеспечивает создание и управление очередью сообщений, где отправители помещают сообщения для последующей обработки или доставки получателям. Очередь гарантирует, что сообщения обрабатываются в порядке их поступления.
Гарантия доставки: Брокер сообщений обеспечивает надежную доставку сообщений получателям. Он может использовать различные механизмы, такие как подтверждения, переотправка и повторная обработка сообщений, чтобы убедиться, что сообщение будет доставлено, даже если получатель временно недоступен или система перегружена.
Маршрутизация сообщений: Брокер сообщений может выполнять функцию маршрутизации, определяя, какие сообщения должны быть доставлены конкретным получателям или группам получателей. Это позволяет гибко настраивать и управлять потоком сообщений.
Преобразование сообщений: Брокер сообщений может выполнять преобразование сообщений между различными форматами данных или протоколами, позволяя отправителям и получателям использовать разные форматы или интерфейсы.
Управление подписками: Брокер сообщений позволяет компонентам системы подписываться на определенные типы сообщений или каналы коммуникации. Это позволяет гибко настраивать поток сообщений и контролировать, какие компоненты получают какие сообщения.
Очередь сообщений и топик
Брокер, реализующий шаблон Point-to-Point, ассоциируется с термином Queue (Очередь). Сообщения отправителя попадают в очередь, получатель извлекает сообщения из очереди. После извлечения сообщение становится больше никому не доступными. Данные в очереди хранятся, пока они не будут прочитаны или не истечёт срок их действия.
В Pub-Sub ассоциируется с темой, топиком (Topic). Сообщения попадают в топик. Система распределяет каждое сообщение между всеми подписчиками топика (Broadcast, вещание). Сообщения могут храниться в топике, до тех пор, пока это необходимо для распространения данных между всеми подписчиками.
Гарантия доставки
Брокер берёт на себя ответственность за доставку сообщений получателям. При этом в цепочке передачи данных возможны сбои, приводящие к потере данных. В зависимости от того, как ведёт себя система при возникновении сбоев, определяются типы гарантий доставки:
At most once (Не более одного раза)
Самый простой вариант — отправка в стиле Fire and Forget (Отправил и забыл). Большая часть сообщений доходит до получателя, но часть теряется из-за сбоев.
At least once (Хотя бы один раз)
Чтобы все данные достигли цели, могут предприниматься повторные отправки. Хотя бы одна попытка будет успешной. В таком случае сообщения не теряются, но могут дублироваться.
Exactly once (Строго один раз)
Самый труднодостижимый вариант —максимальная гарантия доставки. Сообщения никогда не теряются и не дублируются, каждое доставляется ровно один раз.
Когда использовать брокеры?
существуют задачи, выполнение которых требует много времени и ресурсов
не нужен немедленный результат
необходима координация работы большого количества сервисов (событийная модель общения)
требуется повысить масштабируемость и отказоустойчивость системы. Даже если получатель недоступен, то продюсер всё равно сможет опубликовать сообщение (но в топик)
Источники:
Last updated
