Vývoj moderních aplikací se stává stále komplexnější záležitostí. Programátoři se neustále potýkají s úkoly, které vyžadují značné množství času a výpočetních zdrojů.
Přenos dat mezi různými službami a zpracování velkých objemů informací patří mezi běžné výzvy, kterým vývojáři denně čelí. Naštěstí se objevují nové technologie a nástroje, které tyto komplikace pomáhají řešit. Jedním z takových řešení je zprostředkovatel zpráv.
Zprostředkovatelé zpráv umožňují síťovým aplikacím efektivně si vyměňovat data a komunikovat mezi sebou. Pojďme si tuto převratnou technologii podrobněji rozebrat.
Co je to zprostředkovatel zpráv?
Zprostředkovatel zpráv je softwarový nástroj, který usnadňuje výměnu zpráv mezi různými službami a aplikacemi za účelem komunikace a sdílení informací. Funguje jako sdílený integrační mechanismus pro cloudově nativní, bezserverové, mikroslužební a hybridní cloudové architektury.
Zprostředkovatel zpráv dosahuje tohoto cíle transformací zpráv mezi různými autorizovanými protokoly pro zasílání zpráv. To umožňuje vzájemně závislým službám komunikovat v reálném čase, bez ohledu na použité programovací jazyky.
Jak fungují zprostředkovatelé zpráv?
Zprostředkovatelé zpráv zajišťují bezpečný, archivovaný, směrovaný a spolehlivý přenos zpráv ke správným adresátům. Fungují jako most mezi různými aplikacemi a umožňují odesílatelům zasílat zprávy, aniž by museli znát umístění, stav nebo počet příjemců.
Často se opírají o takzvanou frontu zpráv, která poskytuje bezpečné a spolehlivé úložiště zpráv. Fronta zpráv ukládá a indexuje zprávy, dokud je zpracovatelské aplikace neshromáždí. Zprávy jsou uchovávány ve frontě ve stejném pořadí, v jakém byly odeslány, a zůstávají tam, dokud není potvrzeno jejich přijetí.
Pro lepší pochopení fungování zprostředkovatelů zpráv si vysvětlíme některé základní pojmy:
- Producent je rozhraní, které přímo komunikuje se zprostředkovatelem zpráv za účelem odesílání zpráv určených k distribuci.
- Spotřebitel je entita, které je zpráva určena. Žádá o data od zprostředkovatele zpráv. Můžeme ho také označit jako odběratele.
- Fronta nebo téma je datová struktura, kterou zprostředkovatelé zpráv používají k ukládání zpráv. Můžeme si ji představit jako složku v počítači, která funguje na principu FIFO (First In, First Out – „první dovnitř, první ven“).
- A nakonec tu máme Výměnu (Exchanger), což je logická entita, která spravuje fronty a vytváří skupiny zpráv, což spotřebitelům umožňuje výměnu zpráv.
Komunikace pomocí výměny zpráv se zprostředkovateli zpráv probíhá podle dvou základních modelů: zasílání zpráv typu point-to-point a zasílání zpráv typu publish/subscribe.
Zasílání zpráv typu point-to-point: Tento komunikační model se používá u front zpráv, kde je odesílatel a příjemce každé zprávy ve vztahu 1:1. Každá zpráva ve frontě je přečtena pouze jednou a odeslána pouze jednomu příjemci.
Model point-to-point se uplatňuje například při zpracování mezd nebo finančních transakcí, kde je klíčové zajistit, že každá platba proběhne pouze jednou. Pokud je spotřebitel offline, zprostředkovatel zpráv uloží zprávu do fronty a doručí ji, až bude spotřebitel online.
Zasílání zpráv typu publish/subscribe: V tomto modelu odesílatel zprávy neví, kdo bude jejím příjemcem. Odesílá zprávy do určitého tématu, a všechny aplikace, které si dané téma předplatily, obdrží všechny publikované zprávy.
Spotřebitelé a producenti jsou ve vztahu 1:N. Model se používá v systémech založených na architektuře řízené událostmi, kde aplikace na sobě nejsou vzájemně závislé.
Níže je popsán životní cyklus přenosu zprávy pomocí zprostředkovatele zpráv:
- Cyklus začíná odesláním zpráv na jedno nebo více určených míst.
- Následně se zprávy převedou do jiného formátu.
- Zprávy se rozdělí na menší části, které se pošlou spotřebiteli. Poté se shromáždí odpovědi a převedou se do jedné zprávy, která se pošle zpět uživateli.
- K uložení zprávy se používá úložiště třetí strany.
- Potřebná data se získají pomocí webových služeb.
- V případě selhání zprávy nebo chyb se odešlou odpovědi.
- Pro směrování zpráv se používá model publish-subscribe, který zohledňuje obsah a téma zprávy.
Výhody používání zprostředkovatelů zpráv
Zde jsou hlavní výhody používání zprostředkovatelů zpráv v síti:
- Producent a spotřebitel si mohou vyměňovat zprávy bez ohledu na to, zda je druhý zrovna online. Zprostředkovatel zpráv doručí zprávu, jakmile se spotřebitel stane aktivním.
- Zprostředkovatelé zpráv zaručují doručení zpráv za každé situace a mechanismus potvrzení o doručení informuje producenta o úspěšném doručení, což z této technologie činí vysoce spolehlivou a perzistentní.
- Asynchronní zpracování zajistí, že úlohy, které vyžadují mnoho systémových zdrojů, jsou delegovány na různé procesy. To urychlí chod aplikace a zlepší uživatelskou zkušenost.
- Zprostředkovatelé zpráv znovu doručují zprávy, které se nepodařilo doručit z důvodu chyby. O opětovné odeslání se pokusí buď okamžitě, nebo později, v daném čase. Pokud zprávy nelze doručit ani po opakovaných pokusech, jsou zprávy přesměrovány zpět k producentovi.
Níže uvádíme několik oblíbených zprostředkovatelů zpráv, které si můžete vybrat pro usnadnění komunikace mezi moderními aplikacemi.
Memphis
Memphis je open-source zprostředkovatel zpráv navržený speciálně pro vývojáře pro použití ve scénářích streamování v aplikacích. Je snadno nasaditelný a umožňuje škálování aplikace řízené daty během několika sekund.
Vývojáři se postarali o to, aby uživatelé mohli využívat výhod jiných zprostředkovatelů zpráv a navíc i těch, které nabízí Memphis. Tento zprostředkovatel využívá funkce jádra NATS pro automatickou optimalizaci, správu schémat, inline zpracování a odstraňování problémů.
Tento komunitou spravovaný zprostředkovatel zpráv nabízí uživatelsky přívětivé rozhraní plně optimalizované pro maximální výkon. Memphis je vybaven rozhraním příkazového řádku (CLI) a sadami SDK pro Node.JS, Go, Python, Typescript a NestJS, což vývojářům umožňuje snadno integrovat jeho funkce do jejich platforem.
Nabízí funkci fronty nedoručených zpráv s automatickým přesunem zpráv, která upozorní na nezpracované zprávy.
Klíčové vlastnosti Memphis:
- Běží na Kubernetes a podporuje kompletní hardwarovou abstrakci pro škálování, upgrady, restartování a další.
- Řešení problémů s nedoručenými zprávami je snadné díky přístupu k datové cestě každé zprávy.
- Intuitivní uživatelské rozhraní a rozhraní příkazového řádku jsou užitečné pro datové inženýry při odstraňování chyb v reálném čase.
- Obsahuje jedinečné funkce pro správu schémat a inline transformace.
RabbitMQ
RabbitMQ, vydaný v roce 2007, patří mezi špičkové zprostředkovatele zpráv, které využívají tisíce uživatelů po celém světě. Je napsaný v programovacím jazyce Erlang, je neuvěřitelně lehký a lze ho nainstalovat do cloudu i do lokálního prostředí.
RabbitMQ je vysoce spolehlivý a intuitivní, a jeho uživatelsky přívětivé rozhraní umožňuje aplikacím snadno si vyměňovat zprávy a ovládat zprostředkovatele. Tento výkonný zprostředkovatel je kompatibilní s mnoha vývojářskými platformami a podporuje mnoho protokolů zpráv. Lze jej snadno nasadit v distribuovaných a federovaných konfiguracích pro splnění náročných požadavků.
Zprostředkovatel zpráv je interoperabilní a funguje na různých operačních systémech, cloudových platformách a s různými vývojářskými nástroji. Mezi hlavní podporované jazyky patří Java, .NET, PHP, Python, JavaScript, Ruby a Go. Má různé funkce a podporuje pluginy, které usnadňují integraci a interakci s jinými systémy.
RabbitMQ je zprostředkovatel zpráv s otevřeným zdrojovým kódem a je zcela zdarma. K dispozici je také samostatná komerční verze za poplatek formou předplatného.
Apache Kafka
Dalším skvělým zprostředkovatelem je Apache Kafka, který nabízí vyšší propustnost, vestavěné dělení, replikaci a odolnost proti chybám než ostatní zprostředkovatelé zpráv. Kafka využívá techniku distribuovaného systému s protokolem TCP pro komunikaci mezi klienty a servery.
To zaručuje rychlý výkon a činí z Kafky ideální řešení pro splnění komunikačních potřeb velkých aplikací pro zpracování zpráv.
Apache Kafka lze nasadit do lokálních i cloudových systémů a funguje bez problémů na holém kovu, virtuálních počítačích i v kontejnerech. Běžně se používá tam, kde je potřeba izolovat procesy zpracovávající a produkující data, ukládat nedoručené zprávy a v podobných scénářích.
Tento open-source zprostředkovatel byl původně vytvořen pro sledování aktivit na webu a ukládání velkých objemů dat. Jeho schopnost ukládat velké objemy dat v distribuovaném, proti chybám odolném clusteru, z něj dělá skvělou volbu pro velké technologické společnosti. Kafka efektivně spravuje streamování událostí v reálném čase, zřetězení a přehrávání dat, což je nezbytné v rychlých provozních scénářích.
Apache ActiveMQ
Apache ActiveMQ, založený na Javě, je open-source zprostředkovatel zpráv, který je schopen spravovat nastavení a údržbu za vás, čímž vám snižuje pracovní zátěž.
Podporuje všechny hlavní standardní protokoly používané v oboru a umožňuje bezproblémovou integraci s více platformami prostřednictvím oblíbeného protokolu AMQP.
Protokol STOMP usnadňuje výměnu zpráv mezi webovými aplikacemi pomocí WebSockets a protokol MQTT umožňuje výměnu zpráv mezi zařízeními IoT.
Je kompatibilní s mnoha multijazykovými platformami a klienty vytvořenými v různých jazycích, včetně JavaScriptu, C, C++, Pythonu, .Net a dalších.
Podporuje pokročilé funkce, jako jsou skupiny zpráv, kombinované fronty a clustering, a mnoho dalších. ActiveMQ je dostatečně flexibilní a univerzální, aby se dal rychle implementovat v různých případech použití zasílání zpráv.
ActiveMQ je k dispozici ve dvou variantách: „klasický“ zprostředkovatel a pokročilá verze Artemis.
Classic ActiveMQ je postaven na rozšiřitelné architektuře a je kompatibilní s několika generacemi aplikací pro zasílání zpráv. Na druhou stranu Artemis, pokročilá verze ActiveMQ, se pyšní neblokující architekturou a poskytuje vysoký výkon, který vyžaduje nová generace aplikací.
WSO2
WSO2 je další zprostředkovatel zpráv, který stojí za vyzkoušení. Byl navržen tak, aby nabízel možnosti zprostředkování zpráv v distribuovaném prostředí.
Tento mimořádně lehký a snadno použitelný zprostředkovatel je vybaven režimem nepřetržité dostupnosti, který zajišťuje vysokou dostupnost a rozšiřuje servery v rámci clusteru, čímž minimalizuje možnost selhání jediného bodu.
Tato open-source technologie efektivně spravuje více front, odběratelů a zpráv, a usnadňuje trvalé zasílání zpráv.
WSO2 podporuje více protokolů, včetně MQTT, což je lehký síťový protokol typu machine-to-machine (M2M), který nabízí funkce podnikového zasílání zpráv v IoT.
Propojuje vzdálená zařízení se zprostředkovateli a umožňuje komunikaci mezi stroji (M2M), která může každou sekundu vygenerovat desítky tisíc souběžných událostí. WSO2 pracuje na flexibilním modelu nasazení, který nabízí funkce spouštění jednoho uzlu až po nasazení v clusteru.
Pozoruhodné vlastnosti WSO2 jsou následující:
- Podporuje JMS v1.0 a v1.1 API
- Splňuje sadu norem.
- Podporuje Advanced Message Queuing Protocol (AMQP) v0.91 a protokol MQTT pro všechny úrovně QoS a uchované zprávy.
- Podporuje mnoho jazyků/platforem, včetně Java, .Net, C, C++, PHP, Ruby, Erlang a dalších.
ZeroMQ
A nakonec je tu ZeroMQ, sofistikovaný zprostředkovatel zpráv, který nabízí vysokorychlostní propojení mezi aplikacemi bez ohledu na jazyk a platformu, na které běží.
Skládá se z asynchronních vstupně-výstupních motorů načtených do knihoven zpráv a vytváří mezi odesílatelem a příjemcem vztah „mnoho k mnoha“.
Přenáší zprávy z jedné aplikace do druhé přes WebSockets pomocí mnoha přenosových kanálů, jako jsou interprocesní, mezioperační, TCP, multicast, TIPC, IPC a UDP.
ZeroMQ je vybaven všemi funkcemi standardního systému distribuovaného zasílání zpráv a posílá zprávy přes propojitelné sockety, které lze uspořádat do různých vzorů, jako jsou pub-sub, request-response, rozdělování úloh a branching.
ZeroMQ umožňuje vysoký stupeň přizpůsobení tak, aby vyhovoval jedinečným požadavkům různých případů použití a podporuje různé modely zasílání zpráv a implementace v různých jazycích.
Je kompatibilní s různými programovacími jazyky, mezi nejvýznamnější patří C, C++, C#, Java, Python, Ruby a Perl.
Tento zprostředkovatel zpráv je extrémně rychlý, je open source a má lehkou knihovnu pro zasílání zpráv, která mu pomáhá fungovat mimořádně dobře i s asynchronními vstupně-výstupními motory.
Shrnutí
Nyní máme jasnější představu o tom, jak může nasazení zprostředkovatelů zpráv ve vašem systému výrazně zlepšit celkovou komunikační architekturu. Existuje mnoho spolehlivých dodavatelů zprostředkovatelů zpráv a my jsme vybrali nejoblíbenější z nich, kteří v současnosti udávají trend.
Můžete použít jakéhokoli z těchto zprostředkovatelů, kteří splňují potřeby vaší organizace v oblasti správy dat a pomáhají distribuovat zprávy mezi vaše aplikace.
Můžete se také podívat na nejlepší SMS API pro posílání zpráv vašim uživatelům.