Was ist eine Nachrichtenwarteschlange? Wie man sie in verteilten Systemen verwendet

Kommunikation ist für Menschen grundlegend, und Anwendungen sind da keine Ausnahme.

Genauso wie Menschen auf proaktive Kommunikation angewiesen sind, um zusammenzuarbeiten und sich zu verbinden, sind Anwendungen auf effiziente Kommunikation angewiesen, um nahtlos zu funktionieren.

Aber wie genau tauschen Anwendungen Informationen aus und koordinieren Aufgaben? Die Antwort liegt in Nachrichtenwarteschlangen – einem leistungsstarken Werkzeug, das es Anwendungen ermöglicht, Daten zu teilen, Arbeitslasten zu verteilen und zuverlässig zu arbeiten.

Nachrichtenwarteschlangen-Software (MQ) überträgt Informationen zwischen zwei IT-Systemen mit einem kleinen Stück Code, dem es egal ist, ob die empfangende Anwendung sich Zeit lässt, um zu antworten. Diese Informationen können Daten, Metadaten, Signale oder alle drei sein. Denken Sie daran, es ist wie das Senden einer SMS; die Nachricht bleibt im Posteingang des Empfängers, bis er bereit ist, sie zu lesen und zu beantworten. 

Das Verständnis, wie Anwendungen kommunizieren und Aufgaben handhaben, ist entscheidend für den Aufbau skalierbarer, effizienter und widerstandsfähiger Systeme. Die Verwendung von Nachrichtenwarteschlangen kann Ihre Architektur transformieren.

Warum eine Nachrichtenwarteschlange verwenden?

Nachrichtenwarteschlangen entkoppeln typischerweise Teile einer Anwendung. Sie haben einen erheblichen Vorteil gegenüber anderen Lösungen, da sie von Natur aus asynchron gestaltet sind.

Die heutigen Unternehmenscomputerinfrastrukturen sind kompliziert und stark verteilt. Nachrichten integrieren Anwendungen und Dienste über Plattformen hinweg mit einer einzigen, robusten, sicheren und gemeinsamen Pipeline. Dies schützt vor Datenverlust und garantiert, dass Systeme auch bei instabiler Konnektivität weiterarbeiten.

Nachrichtenwarteschlangen sind jedoch nicht nur zum Warten da. Sie sind entscheidend in jedem Betrieb, der Informationen zwischen Systemen sendet oder empfängt. Nachrichtenwarteschlangen werden in Projekten verwendet, die mehrere Teile umfassen, da sie helfen, Engpässe zu vermeiden und alles reibungslos laufen zu lassen, wenn die Last zunimmt. Sie bieten auch Resilienz, wenn einige Komponenten des Projekts ausfallen oder vorübergehend offline gehen.

Bevor ich über Warteschlangen predige, möchte ich klarstellen, dass Nachrichtenwarteschlangen nicht die Wunderwaffe sind, um alle Leistungsprobleme in Ihrem Anwendungscode zu lösen. Sie können Ihnen jedoch viel Zeit geben, um die Entwicklung fortzusetzen, wenn sie richtig eingesetzt werden. Gleichzeitig benötigt das zugrunde liegende System auch Zeit, um die Nachrichten in der Warteschlange zu verarbeiten.

Komponenten einer Nachrichtenwarteschlangen-Architektur

Das Design einer Nachrichtenwarteschlange umfasst Client-Anwendungen, die als "Produzenten" bekannt sind, und Server-Zielanwendungen, die als "Konsumenten" bekannt sind. Produzenten senden und stellen Nachrichten in die Warteschlange, während Konsumenten Nachrichten aus der Pipeline sammeln und verarbeiten.

Die Hauptkomponenten eines Nachrichtenwarteschlangensystems sind Produzenten, Konsumenten, Nachrichten, Nachrichtenwarteschlange und Nachrichtenbroker. Zusätzliche Komponenten können je nach verwendetem Nachrichtenbroker einzigartig für eine Warteschlange sein.

1) Produzenten

Nachrichtenproduzenten initiieren die asynchrone Verarbeitung, indem sie Nachrichten an die Warteschlange senden, die dann von den Nachrichtenkonsumenten verarbeitet werden.

Denken Sie daran, es ist wie das Bestellen in einem Restaurant: Produzenten (Sie und Ihre Freunde) geben Bestellungen (Nachrichten) an den Kellner (Nachrichtenwarteschlange) ab, der sie an die Küche (Konsument) liefert, wo die Gerichte (Aufgaben) zubereitet werden.

Produzenten, die als Nachrichtenverleger bezeichnet werden, erstellen und übermitteln Nachrichten an die Warteschlange. Entwickler entscheiden, wo in der Anwendung Nachrichten generiert werden, und diese Nachrichten werden an die entsprechenden Konsumentengruppen gesendet.

Produzenten kommunizieren mit Nachrichtenwarteschlangen unter Verwendung des Advanced Message Queuing Protocol (AMQP), das von Bibliotheken wie der amqp-Bibliothek für Node.js unterstützt wird. Produzenten und Konsumenten laufen typischerweise unabhängig auf separaten Maschinen, wobei der Produzent Nachrichten im erforderlichen Format (z. B. JSON oder XML) sendet, damit der Konsument sie verarbeiten kann.

Konsumenten sind autonome Komponenten, die spezifische Aufgaben ausführen, wie das Senden von E-Mails, und sich ausschließlich auf die Nachrichten in der Warteschlange verlassen. Sie müssen nichts über den Produzenten wissen, nur die gültigen Nachrichten, die sie erhalten.

2) Nachricht

Eine Nachricht ist eine Information, die der Produzent an den Konsumenten sendet. Diese Daten können eine einfache Nachricht sein oder zusätzliche Informationen und spezifische Header enthalten, die der Nachrichtenbroker für die Verarbeitung benötigt.

3) Nachrichtenwarteschlange

Eine Nachrichtenwarteschlange ist einfach ein Container, der Nachrichten in einer Warteschlangendatenstruktur für die zukünftige Nutzung speichert. Sie kann mit einem oder mehreren Produzenten und Konsumenten verbunden sein.

4) Nachrichtenbroker

Nachrichtenbroker sind Softwarekomponenten, die Anwendungen, Dienste und Netzwerke unter Verwendung eines asynchronen Kommunikationsprotokolls verbinden. Da die Aktion asynchron ist, können Apps und Dienste betriebsbereit bleiben, während sie auf eingehende Nachrichten warten, ohne die Leistung zu beeinträchtigen.

Broker sind auch für hohe Parallelität und Durchsatz ausgelegt. Eine ihrer Hauptaufgaben besteht darin, Warteschlangen und Warteschlangennachrichten schnell hinzuzufügen. Sie müssen auch leicht zugänglich sein, um Kommunikationsabbrüche zu vermeiden. Aufgrund ihrer Einfachheit erreichen Broker einen höheren Durchsatz als relationale Datenbanken.

Nachrichtenbroker bevorzugen Konfiguration gegenüber Personalisierung. Daher ist kein zusätzlicher Code erforderlich, um ihre Funktionen zu erweitern. Entwickler können jedoch das Verhalten des Brokers konfigurieren, um den Anforderungen des Systems gerecht zu werden.

Nachrichtenbroker sind nachrichtenorientierte Middleware (MOM) oder Enterprise Service Bus (ESB) Software, abhängig von der eingebauten Technologie. Es ist erwähnenswert, dass das Hinzufügen von Nachrichtenbrokern zu Ihrem System eine weitere Komplexitätsebene hinzufügt, die Skalierung erfordert. Broker haben ihre eigenen Kriterien und Einschränkungen in Bezug auf Skalierbarkeit.

Wichtige Nachrichtenbroker sind RabbitMQ, Apache Kafka, Redis, Amazon SQS und IBM MQ. Es gibt andere Open-Source-Nachrichtenbroker, aber RabbitMQ ist der am weitesten verbreitete.

5) Konsumenten

Konsumenten sind in erster Linie dafür verantwortlich, Nachrichten aus der Warteschlange zu empfangen und zu verarbeiten. In unserem Restaurantbeispiel ist der Konsument der Küchendienst, der Anfragen aus der Warteschlange annimmt, die Bestellung zubereitet und an den Tisch sendet.

Während die Küche das Essen zubereitet, nehmen die Kellner weiterhin Bestellungen von anderen Gästen entgegen. Jeder Punkt hat seine eigenen Verpflichtungen, wartet nicht darauf, dass der andere fertig ist, und ist nicht zeitgebunden.

Die meisten Konsumenten sind API-Dienste, die von Softwareentwicklern und denen, die an asynchroner Verarbeitung beteiligt sind, entwickelt wurden. Konsumenten können auch in vielen Programmiersprachen-Technologien entwickelt und unabhängig von anderen Komponenten verwaltet werden.

Um eine ideale Entkopplung zu erreichen, sollten Konsumenten nichts über Produzenten wissen. Die einzige Verbindung zwischen den beiden sollten legitime Nachrichten in der Warteschlange sein. Konsumenten können Nachrichten auch überprüfen, bevor sie sie bearbeiten.

Wenn sie richtig entkoppelt sind, können Konsumenten als separate Dienstschichten fungieren und das Nachrichtenwarteschlangensystem und andere Komponenten Ihrer Infrastruktur nutzen.

Wie funktioniert eine Nachrichtenwarteschlange?

Ein Nachrichtenwarteschlangensystem trennt die Aufgabe des Sendens einer Nachricht von der Handlung, diese Nachricht abzurufen. Nachrichten vom Absender werden in einem temporären Puffer (Warteschlange) gehalten, bis der Empfänger sie empfangen und verarbeiten kann. Dies wird als asynchrone Nachrichtenübermittlung bezeichnet. Es ermöglicht den Sender- und Empfängersystemen, gleichzeitig zu interagieren, ohne online oder verfügbar zu sein.

Lassen Sie uns den Ausdruck "Nachrichtenwarteschlange" aufschlüsseln, um das Konzept besser zu verstehen:

• Eine Nachricht in einer Nachrichtenwarteschlange ist eine Information, die vom Absender (Produzenten-App) an den Empfänger (Konsumenten-App) übertragen wird. Es ist oft ein Byte-Array mit einigen Metadaten. Eine Nachricht kann Klartext, einen Statuscode oder einen Befehl enthalten. Sie besteht aus einem Header, Metadaten für die übermittelten Informationen und einem Body (zu übermittelnde Informationen).
• Eine Warteschlange ist eine Sequenz von Nachrichten. Sie folgt dem First-In-First-Out (FIFO)-Prinzip – Daten, die zuerst eintreffen, werden zuerst analysiert.

Ein Absender liefert die Nachricht an die Warteschlange, und ein asynchroner Empfänger ruft sie ab.

• Nachrichtenwarteschlangen halten eine interne Sequenz von Nachrichten, die nach einem Zeitplan an das vorgesehene Ziel gesendet werden.
• Nachrichten, die Dienste schnell verarbeiten können, werden in die Warteschlange gestellt, bis der Empfängerdienst bereit ist, mehr zu verarbeiten.
• Nachrichtenwarteschlangen werden zwischen zwei Diensten oder Schichten platziert, die Kommunikation erfordern. Der Nachrichtenproduzent ist das Element, das Anfragen stellt, indem er eine Nachricht an die Warteschlange sendet. Im Gegensatz dazu ist der Nachrichtenkonsument das Element, das die Nachrichten aus der Warteschlange sammelt und die Hauptverarbeitung durchführt.
• Eine Nachrichtenwarteschlange bereitet Nachrichten in sequenzieller Reihenfolge zur Lieferung an Konsumenten vor, die dann Nachrichten aus der Warteschlange empfangen können.

Viele Warteschlangen haben eine Aufbewahrungsfrist. Es ist die Zeit, wie lange Nachrichten in der Pipeline gehalten werden, bevor sie gelöscht werden.

Das Betriebssystem (oder der Kernel) verwaltet die Nachrichtenwarteschlange. Softwareanwendungen (oder ihre Prozesse) erstellen Warteschlangen und tauschen Nachrichten über eine Anwendungsprogrammierschnittstelle (API) aus. Die msgget-Funktion der Programmiersprache C wird in UNIX-Systemen mit mehreren Argumenten verwendet, die die gewünschte Aktion, die Nachrichtenwarteschlangen-ID, den Nachrichtentyp usw. definieren.

Funktionen von Nachrichtenwarteschlangen-Software

Nachrichtenwarteschlangen sind nicht neu. Sie existieren seit Jahrzehnten in der Computerterminologie. Im Kern sind Nachrichtenwarteschlangen ein Mittel, um Nachrichten über Prozesse hinweg zu warten. Hier sind einige kritische Funktionen von Nachrichtenwarteschlangensystemen:

• Pull- oder Push-Zustellung ermöglicht es Ihnen, Nachrichten mit einer Push- oder Pull-Methode abzurufen. Pull bezieht sich auf den Prozess des ständigen Suchens in der Warteschlange nach neuen Nachrichten. Push-Messaging benachrichtigt einen Konsumenten, wenn eine Nachricht bereit ist (auch bekannt als Pub/Sub-Messaging). Long-Polling kann auch Pulls um einen festgelegten Zeitraum verzögern, damit neue Nachrichten vor Abschluss eintreffen.
• Geplante oder verzögerte Zustellung ermöglicht es Benutzern, eine feste Lieferzeit für eine Nachricht anzugeben. Wenn Sie eine erwartete Latenz für alle Nachrichten wünschen, können Sie eine Verzögerungswarteschlange einrichten.
• Mindestens-einmal-Zustellung behält zahlreiche Nachrichtenkopien für Redundanz und hohe Verfügbarkeit. Es sendet Nachrichten bei Kommunikationsfehlern oder -fehlern erneut, um sicherzustellen, dass Nachrichten mindestens einmal gesendet werden.
• Genau-einmal-Zustellung hilft Systemen, die keine doppelten Operationen tolerieren können. Die FIFO-Nachrichtenwarteschlange filtert automatisch Duplikate heraus, um sicherzustellen, dass jede Nachricht genau einmal (und nur einmal) empfangen wird.
• Dead-Letter-Warteschlange ist ein Ort, an den das System Nachrichten leitet, die Konsumenten in einer herkömmlichen Warteschlange nicht erfolgreich verarbeiten können. Dieser Ansatz legt Nachrichten für zukünftige Untersuchungen beiseite, ohne die Warteschlange zu verstopfen oder wertvolle Rechenressourcen für eine Nachricht zu verschwenden, die möglicherweise nie vollständig verarbeitet wird.
• Poison-Pill-Nachrichten sind spezifische Anweisungen, die empfangen, aber nicht verarbeitet werden können. Sie signalisieren einem Konsumenten, die Arbeit einzustellen und auf neue Eingaben zu warten, ähnlich wie das Schließen eines Client/Server-Architektur-Sockets.
• Die meisten Nachrichtenwarteschlangen verwenden Best-Effort-Ordering, um Nachrichten in der Reihenfolge zu liefern, in der sie gesendet wurden, und jede Nachricht mindestens einmal zu senden.
• Nachrichtenwarteschlangen bieten Sicherheit, indem sie Dienste authentifizieren, die versuchen, auf sie zuzugreifen. Dies ermöglicht es Benutzern, Nachrichten über das Netzwerk und innerhalb der Warteschlange zu verschlüsseln.
• Filterung ermöglicht es dem Abonnenten, eine Nachrichtenfilterrichtlinie zu definieren, um nur wichtige Benachrichtigungen zu erhalten, anstatt jede an das Thema übermittelte Nachricht.
• Die Software kann Nachrichtenwarteschlangen mit Nachrichtenpriorität priorisieren. Diese Methode bestimmt, wo die neue Nachricht in die Warteschlange eingefügt werden soll. Anwendungen können Nachrichten in einer Warteschlange in FIFO-Reihenfolge abrufen oder eine bestimmte Nachricht mit einer Pub/Sub-Nachrichtenwarteschlange anfordern.

Arten von Nachrichtenwarteschlangen

Systeme müssen Nachrichten an die entsprechenden Konsumenten liefern, um Konflikte zu vermeiden. Zwei Arten von Nachrichtenwarteschlangen liefern Nachrichten zwischen verschiedenen Komponenten.

Point-to-Point-Modell

Das Point-to-Point (P2P) Messaging-Modell überträgt eine einzelne Nachricht an eine Konsumenten-App. Zahlreiche Konsumenten-Apps sind mit der Nachrichtenwarteschlange verbunden, aber jede Nachricht wird von dem Konsumentendienst verarbeitet, an den sie gerichtet ist.

Die Produzenten- und Konsumenten-Apps in P2P sind nicht zeitabhängig. Der Konsument kann die Nachricht abrufen, unabhängig davon, ob er in Betrieb war, als die Produzenten-Software sie gesendet hat. Wenn eine Nachricht erfolgreich abgerufen wurde, bestätigt der Konsument die erfolgreiche Verarbeitung an die Warteschlange, damit die Nachricht aus der Warteschlange gelöscht werden kann.

Publish/Subscribe-Modell

Ein Publish/Subscribe-Messaging-Modell, allgemein bekannt als Pub/Sub, sendet Nachrichten an alle abonnierten Konsumenten für ein bestimmtes Thema. Nachrichtengeneratoren werden in Pub/Sub als Produzenten bezeichnet, während Nachrichtenkonsumenten Abonnenten sind und die Nachrichtenvermittlung über Themen erfolgt. Themen sind Entitäten, die die Nachricht und andere Informationen wie Verleger- und Abonnentendaten enthalten.

Konsumenten abonnieren Themen, und wenn eine Nachricht an dieses Thema geliefert wird, wird sie dupliziert und in die private Warteschlange des Konsumenten gestellt. Diese Strategie verwendet das Beobachtermuster-Paradigma. Nachrichten werden abgelehnt, wenn zum Zeitpunkt der Veröffentlichung keine Konsumenten vorhanden sind.

Im Vergleich zur P2P-Übertragung kann Pub/Sub eine einzelne Nachricht an mehrere Abonnenten senden. Alle Abonnenten eines Themas liefern und konsumieren Nachrichten. Die P2P-Nachrichtenwarteschlange erfordert, dass die Senderanwendung die Adresse der empfangenden Anwendung kennt. Der Produzent muss in Pub/Sub nichts über die Abonnenten wissen. Diese Eigenschaft ermöglicht eine hohe Entkopplung von Anwendungen.

Standards und Protokolle für Nachrichtenwarteschlangen

Nachrichtenwarteschlangen haben traditionell proprietäre, geschlossene Protokolle verwendet, die die Interaktivität mehrerer Betriebssysteme oder Programmiersprachen einschränken. Drei Standards werden in Open-Source-Nachrichtenwarteschlangenarchitekturen verwendet:

1. Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) ist ein funktionsreiches Nachrichtenwarteschlangenprotokoll, das seit April 2014 als ISO/IEC 19464 zugelassen ist.
2. Streaming Text Oriented Messaging Protocol (STOMP) ist ein textbasiertes Nachrichtenprotokoll.
3. Message Queue Telemetry Transport (MQTT) ist ein leichtgewichtiges Nachrichtenwarteschlangenprotokoll, das speziell für eingebettete Geräte entwickelt wurde.

Diese Protokolle variieren in Bezug auf Standardisierung und Akzeptanz. Die ersten beiden arbeiten auf derselben Ebene wie HTTP, während MQTT auf der TCP/IP-Ebene arbeitet.

Einige proprietäre Lösungen, wie Amazon SQS, verwenden HTTP, um Nachrichtenwarteschlangen zu erleichtern. Die Verwendung von Anfrage-Antwort-Logik, um asynchrones Verhalten (notwendig für Nachrichtenwarteschlangen) über ein synchrones Protokoll zu schichten, ist immer über ein synchrones Protokoll möglich. In diesem Szenario sind Systeme jedoch durch das zugrunde liegende Protokoll gebunden und können nicht die Vielzahl von Auswahlmöglichkeiten bieten, die für die Nachrichtenweiterleitung erforderlich sind.

Vorteile einer Nachrichtenwarteschlange

Nachrichtenwarteschlangen sind entscheidend für den Aufbau skalierbarer Softwaresysteme und Workflows. Sie bieten zahlreiche Vorteile, aber einer der wichtigsten ist, dass sie helfen, eine monolithische Anwendung aufzubrechen. Eine Nachrichtenwarteschlange entkoppelt im Wesentlichen den Endbenutzer von der Geschäftslogik und den dahinterliegenden Prozessen, weshalb Nachrichtenwarteschlangen oft als Middleware bekannt sind.

Nachrichtenwarteschlangensysteme werden in vielen Branchen weit verbreitet eingesetzt und können Ingenieuren und Systemadministratoren zugutekommen.

• Verbessert die Leistung: Nachrichtenwarteschlangen ermöglichen es, langlaufende Prozesse für die spätere Verarbeitung durch Konsumenten in die Warteschlange zu stellen. Produzenten-Apps können leicht Anfragen in die Pipeline einfügen und zu anderen Aufgaben übergehen, aber Konsumenten-Apps verarbeiten immer neue eingehende Nachrichten. Dies wirkt sich auf die Leistung aus, da der Warteschlangenprozess im Hintergrund abläuft und das System nicht überlastet.
• Verbessert die Vielseitigkeit: Nachrichtenwarteschlangensysteme können verschiedene Sprachen verarbeiten, darunter Java, Node.js, COBOL, C/C++, Go, .NET, Python, Ruby und C#. Sie können auch verschiedene APIs und Protokolle verarbeiten, darunter MQTT, AMQP und REST.
• Reduziert die Kopplung und erhöht die Kohäsion: Nachrichtenwarteschlangen beseitigen die Abhängigkeit zwischen Systemkomponenten. Mit dem Wegfall des Abhängigkeitsengpasses können Elemente vollständig in ihre Verantwortlichkeiten und Anwendungslogik eingebunden werden.
• Erhöht die Resilienz: Asynchrone Nachrichtenübermittlung verhindert, dass anwendungsspezifische Fehler das System beeinträchtigen. Wenn ein Element ausfällt, können die anderen weiterhin mit der Warteschlange interagieren und Nachrichten verarbeiten. Dies verringert die Wahrscheinlichkeit, dass der Ausfall einer einzelnen Komponente die Integrität des gesamten Systems beeinflusst.
• Verbessert die Datenzuverlässigkeit: Die meisten Nachrichtenbroker unterstützen die Nachrichtenpersistenz. Nachrichten werden auf der Festplatte gespeichert, wenn sie die Warteschlange erreichen, und bleiben im Speicher, was die infrastrukturelle Haltbarkeit verbessert. Im Falle eines Ausfalls haben die Konsumenten weiterhin Daten, mit denen sie arbeiten können.
• Verbessert die Datensicherheit: Eine Nachrichtenwarteschlange kann alle Nachrichten identifizieren und authentifizieren. Bestimmte Nachrichtenwarteschlangensysteme können Nachrichten im Ruhezustand, während der Übertragung oder Ende-zu-Ende verschlüsseln. Dies verbessert die allgemeine Sicherheit der Apps und der Infrastruktur.

Herausforderungen einer Nachrichtenwarteschlange

Die meisten Probleme bei der Nachrichtenwarteschlange resultieren aus ihrer asynchronen Natur. Hier sind einige häufige Herausforderungen bei Nachrichtenwarteschlangen:

• Erhöhte Komplexität: Die Integration von Nachrichtenwarteschlangen in eine Softwarearchitektur beeinflusst die Gesamtkomplexität des Systems. Nachrichtenwarteschlangen sind für einfache Anwendungen mit einer geringen Anzahl von Benutzern nicht erforderlich.
• Schwierigkeiten beim Debuggen: Wenn ein Problem Debugging erfordert, ist es schwierig, den Ausführungsfluss zu überwachen. Glücklicherweise bieten die meisten Nachrichtenbroker Debugging-Tools, Plugins und Protokolle.

Anwendungsfälle für Nachrichtenwarteschlangen

Sie fragen sich vielleicht: "Wie würde eine Nachrichtenwarteschlange in meine Architektur passen?" Die kurze und einfache Antwort ist, wenn:

• Sie "Timeout-Fehler" erleben, weil zu viele Anfragen gleichzeitig verarbeitet werden
• Sie während der Stoßzeiten skalieren müssen
• Sie eine entkoppelte Kommunikationsmethode zwischen oder innerhalb Ihres Dienstes benötigen
• Sie einen Datenspeicher zu häufig abfragen und stattdessen möchten, dass dieser Datenspeicher zugänglich ist, um qualifizierte Anfragen zu beantworten

Mit anderen Worten, eine Nachrichtenwarteschlange ist ideal für jede Arbeit, die nicht Teil einer tatsächlichen Benutzertransaktion ist, und das Ergebnis beeinflusst nicht die Antwort eines Benutzers. Hier sind einige reale Szenarien.

E-Mail-Übertragung

E-Mails werden für Marketingkampagnen, Kontoverifizierung, Passwortzurücksetzungen usw. verwendet. Keiner dieser Anwendungsfälle erfordert eine schnellere Verarbeitung. Verzögerungen bei der E-Mail-Zustellung sind akzeptabel und beeinträchtigen nicht die grundlegende Funktion der Apps, die E-Mails verwenden. Nachrichtenwarteschlangen können in diesem Kontext relevant sein.

• Mehrere Produzenten erzeugen Nachrichten in der Warteschlange, die notwendige Daten wie E-Mail-Inhalt, Empfänger, Thema usw. enthalten.
• Ein einzelner Konsument, der sich der E-Mail-Zustellung widmet, arbeitet unabhängig von der E-Mail-Quelle. Die Konsumenten-App liest Nachrichten nacheinander aus der Warteschlange und sendet E-Mails gemäß der Anfrage.
• Dieses Setup ist leicht skalierbar. Wenn das Volumen der eingehenden Nachrichten in die Warteschlange zunimmt, können wir die Instanzen des Konsumenten-E-Mail-Dienstes horizontal skalieren, die alle auf dieselbe Warteschlange hören und E-Mails senden können.

Daten-Nachbearbeitung

Angenommen, Sie haben einen Blog-Dienst, der ein großes Volumen an Bilddaten von nutzergenerierten Bildern verarbeitet. Sie können nicht erwarten, dass Benutzer weboptimierte oder vernünftig dimensionierte Bilder anbieten. Außerdem bietet das Verhindern, dass Benutzer bestimmte Bilder basierend auf der Größe einreichen, nicht die ideale Benutzererfahrung.

Die Nachbearbeitung und Größenanpassung von Bildern bietet Flexibilität, ohne die Ladezeiten Ihrer Anwendung erheblich zu beeinträchtigen. Dies ist keine kritische Operation. Während es einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Benutzererfahrung haben kann, ist die Optimierung nicht entscheidend für die Funktionalität des Dienstes, noch ist sie erforderlich, um die Aktion sofort abzuschließen.

Sie können einen Dienst in der Anwendungsarchitektur verwenden, dessen Hauptziel es ist, die eingereichten Bilder zu optimieren. In diesem Fall glänzt eine Nachrichtenwarteschlange. Der Kontroll- und Nachrichtenfluss kann folgendermaßen aussehen:

• Der Benutzer reicht einen Blogbeitrag mit hochqualitativen Bildern ein.
• Die Bilder werden in einen Cloud-Speicher wie AWS S3 übertragen.
• Diese Aktion löst eine Operation aus, die die Nachricht an die Bildoptimierungswarteschlange mit Daten über das neu eingereichte Bild sendet.
• Der Bildoptimierungsdienst verwendet die Warteschlange. Er ruft ein Bild von S3 ab, optimiert es und lädt dann das verbesserte Bild erneut auf S3 hoch, um das nicht optimierte zu ersetzen.

Beste Nachrichtenwarteschlangen-Software für 2025

Nachrichtenwarteschlangen-Software ermöglicht asynchrone Kommunikation zwischen IT-Prozessen. Sie garantiert, dass Dienste wie APIs, Betriebssysteme (OS) und andere Apps Informationen effektiv austauschen. Da MQ-Software asynchron ist, muss das System, das eine Nachricht sendet, nicht gleichzeitig der Nachrichtenwarteschlange beitreten wie der Empfänger. Dies stellt die Anfragen des ersten Programms in die Warteschlange, um es am Laufen zu halten.

Die besten Nachrichtenwarteschlangensysteme sind außergewöhnlich benutzerfreundlich, skalierbar und robust. Ein IT-Team ist oft mobil, und diese Systeme ermöglichen es ihnen, die Nachricht vor Ort oder über tragbare Geräte zuzugreifen. Dies bietet größere Flexibilität und erhöht die Produktivität.

Ein Produkt muss die folgenden Kriterien erfüllen, um in die Kategorie der Nachrichtenwarteschlangen aufgenommen zu werden:

• Unterstützung asynchroner Kommunikation
• Ermöglichen der administrativen Kontrolle über Kommunikationsberechtigungen
• Übertragungsdetails dokumentieren
• Nachrichten speichern, senden und löschen

Nachfolgend sind die fünf führenden Nachrichtenwarteschlangenplattformen aus dem G2 Fall 2024 Grid® Report aufgeführt. Einige Bewertungen können zur Klarheit bearbeitet worden sein.

1. IBM MQ

IBM MQ erleichtert den Datentransfer zwischen Apps, Systemen, Diensten und Archiven, indem es Nachrichten über Nachrichtenwarteschlangen sendet und empfängt. Dies hilft bei der Entwicklung und Verwaltung kommerzieller Anwendungen. 

Nachrichten zwischen Apps werden sicher einmal und nur einmal gesendet, und Apps werden entkoppelt, um schnell auf unerwartete Verkehrsspitzen oder Systemausfälle zu reagieren. Unternehmen können den Wert bestehender geschäftskritischer Informationen nutzen, um Echtzeiteinblicke zu gewinnen und Kunden- und Geschäftsdaten mit robusten Sicherheitsstrategien zu schützen.

IBM MQ ist mit vielen Computersystemen kompatibel und kann in verschiedenen Umgebungen implementiert werden, einschließlich On-Premise-, Cloud- und Hybrid-Cloud-Bereitstellungen. Die Plattform unterstützt auch mehrere APIs, darunter Message Queue Interface (MQI), Java Message Service (JMS), REST, .NET, IBM MQ Light und MQTT.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Das Beste an IBM MQ ist, dass Nachrichten nie verloren gehen. Es spielt keine Rolle, ob es ein Netzwerkproblem oder einen Serverausfall gibt; Nachrichten werden jedes Mal zugestellt.”

-  IBM MQ Review, Amar K.

Was Benutzer nicht mögen:

"Es hat keine hohe Geschwindigkeit beim Einfügen von Daten in die Warteschlange.”

-  IBM MQ Review, Rishi R.

2. MuleSoft Anypoint Platform

MuleSoft Anypoint Platform ist eine bahnbrechende API-gesteuerte Konnektivitätslösung, die es Ihnen ermöglicht, ein Anwendungsnetzwerk von Programmen, Daten und Geräten vor Ort oder in der Cloud zu erstellen. Diese hybride Integrationsplattform umfasst iPaaS, ESB und eine einzige Lösung für API-Verwaltung, Design und Veröffentlichung. Die Plattform verwendet Anypoint MQ als Cloud-Nachrichtenwarteschlangenlösung.

Mit Anypoint MQ können Verbraucher vollständig gehostete und verwaltete Cloud-Nachrichtenwarteschlangen und -austausche für komplexe asynchrone Messaging-Szenarien wie Warteschlangen und Pub/Sub nutzen.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Die Anypoint Platform bietet Ihnen viele Optionen, um Ihre Anwendung auf Cloudhub bereitzustellen. Die Funktion, die mir an der Anypoint Platform sehr gefällt, ist das Monitoring. Nach der Aktivierung können wir alle unsere APIs überwachen und eingehende und ausgehende Anfragen überprüfen. Wir können auch den Heap-Speicherverbrauch und die Verarbeitungszeit jeder API überwachen."

-  MuleSoft Anypoint Platform Review, Afreen F.

Was Benutzer nicht mögen:

"Manchmal dauert es zu lange, um die Nutzlast zu verarbeiten, was die Anwendung zum Absturz bringt.”

-  MuleSoft Anypoint Platform Review, Anurag S.

3. RabbitMQ

RabbitMQ ist ein beliebter Open-Source-Nachrichtenbroker mit mehr als 35.000 Produktionsbereitstellungen weltweit. Es ist leichtgewichtig und einfach vor Ort und in der Cloud bereitzustellen und läuft auf allen wichtigen Betriebssystemen. Es unterstützt die meisten Entwicklerplattformen und mehrere Nachrichtenprotokolle und kann in verteilten und föderierten Konfigurationen bereitgestellt werden, um hohe Skalierungs- und Verfügbarkeitsanforderungen zu erfüllen.

Was Benutzer am meisten mögen:

"RabbitMQ bietet eine sehr benutzerfreundliche Oberfläche zum Anzeigen und Verwalten aller Austausche. Es bietet auch eine praktische Funktion zum einfachen Hinzufügen neuer Warteschlangen zu Austauschen. Zahlreiche Open-Source-Bibliotheken sind verfügbar, zusammen mit einem umfassenden Implementierungsleitfaden auf der offiziellen RabbitMQ-Website.

Der Kundensupport ist ausgezeichnet, und die Dokumentation auf ihrer Website ist detailliert und hilfreich. Die Integration von RabbitMQ in Anwendungen ist unkompliziert, und es eignet sich gut für die Verarbeitung von Hochfrequenz-Datenübertragungen ohne Datenverlust."

-  RabbitMQ Review, Mohit S.

Was Benutzer nicht mögen:

"Obwohl RabbitMQ mehrere Nachrichtenprotokolle unterstützt, habe ich mehrere Fälle erlebt, in denen ich Probleme mit der Nachrichtenwarteschlange hatte."

-  RabbitMQ Review, Mahinsha N.

4. Google Cloud Pub/Sub

Google Cloud Pub/Sub ist ein vollständig verwalteter Messaging-Dienst, der es Ihnen ermöglicht, Nachrichten zwischen unabhängigen Anwendungen zu senden und zu empfangen. Es fungiert als Nachrichtenwarteschlangen-Tool, das asynchrone Kommunikation erleichtert und es verschiedenen Diensten und Anwendungen ermöglicht, Informationen nahtlos auszutauschen.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Die von Google Cloud Pub/Sub angebotenen Dienste, wie BigQuery zum Speichern großer Tabellen, ermöglichen eine effiziente und schnelle Abfrageausführung über die Konsole. Darüber hinaus erleichtert Composer die automatisierte und koordinierte Ausführung von Anwendungen, rationalisiert Workflows und steigert die Produktivität."

-  Google Cloud Pub/Sub Review, Ishaan S.

Was Benutzer nicht mögen:

"Ein Bereich, der verbessert werden könnte, ist die Handhabung von Dead-Lettering durch Google Cloud Pub/Sub. Bei hoher Last gab es Fälle, in denen zwei verschiedene Nachrichten mit derselben Nachrichten-ID gesendet wurden, was zu Verwirrung oder Fehlern führen kann. Dies ist etwas, das angegangen werden könnte, um die Zuverlässigkeit in hochbelasteten Umgebungen zu verbessern."

-  Google Cloud Pub/Sub Review, Anirban D.

5. Apache Kafka

Apache Kafka ist ein Open-Source-Middleware-System und Warteschlangenbroker. Es ist eine verteilte Event-Streaming-Plattform, die eine große Anzahl von Nachrichten verwalten kann. Die Warteschlange speichert die Nachrichten auf einer Festplatte und ermöglicht es Benutzern, sie mühelos von einem Ort zum anderen zu senden. 

Die Nachrichten werden über den Kafka-Cluster dupliziert, um unerwünschte Ereignisse wie Datenverlust zu vermeiden. Die Messaging-Infrastruktur kann Echtzeit-Event-Streaming, Pipelining und Datenwiedergabe für schnelle, skalierbare Prozesse bewältigen.

Tausende von Unternehmen verlassen sich auf die verteilte Nachrichtenwarteschlangenplattform Apache Kafka für Hochleistungs-Datenpipelines und die Interaktion mit Apache Storm und Spark. Es ist auch eine ausgezeichnete Wahl für Big-Data-Anwendungsfälle aufgrund seiner Fähigkeit, hohen Durchsatz mit minimalen Ressourcen zu erreichen.

Was Benutzer am meisten mögen:

"Kafka ist nicht nur eine Messaging-Plattform, sondern funktioniert auch für Streaming (KStreams), Datenbankabfragen (KSQL), Offset-Management usw. Im Gegensatz zu traditionellen Nachrichtenwarteschlangensystemen ist es eine Publisher/Subscriber-basierte Messaging-Plattform.”

-  Apache Kafka Review, Chirag T.

Was Benutzer nicht mögen:

"Ein umfassendes Set an Überwachungstools steht dem Benutzer nicht zur Verfügung.”

-  Apache Kafka Review, Nayan S.

Echtzeit-Kommunikationslatenz in der Cloud

Nachrichtenwarteschlangenlösungen können die Leistung von Softwareanwendungen oder Microservice-Architekturen erheblich steigern, indem sie Anwendungsentkopplung mit asynchroner Kommunikation kombinieren. Diese Kombination bietet Skalierbarkeit, Datenzuverlässigkeit und verringerte Abhängigkeit.

Verwenden Sie Enterprise Service Bus (ESB) Software, um eine größere Anwendungsinteraktion in Ihrer IT-Infrastruktur bereitzustellen.

Dieser Artikel wurde ursprünglich 2022 veröffentlicht. Er wurde mit neuen Informationen aktualisiert.