消息隊列技術是分布式應用間交換信息的一種技術。消息隊列可駐留在內存或磁盤上,隊列存儲消息直到它們被應用程序讀走。通過消息隊列，應用程序可獨立地執行--它們不需要知道彼此的位置、或在繼續執行前不需要等待接收程序接收此消息。
??? 消息中間件概述
??? 消息隊列技術是分布式應用間交換信息的一種技術。消息隊列可駐留在內存或磁盤上,隊列存儲消息直到它們被應用程序讀走。通過消息隊列，應用程序可獨立地執行--它們不需要知道彼此的位置、或在繼續執行前不需要等待接收程序接收此消息。
??? 在分布式計算環境中，為了集成分布式應用，開發者需要對異構網絡環境下的分布式應用提供有效的通信手段。為了管理需要共享的信息，對應用提供公共的信息交換機制是重要的。
??? 設計分布式應用的方法主要有：遠程過程調用(PRC)--分布式計算環境(DCE)的基礎標準成分之一；對象事務監控(OTM)--基于CORBA的面向對象工業標準與事務處理(TP)監控技術的組合；消息隊列(MessageQueue)--構造分布式應用的松耦合方法。
??? (a) 分布計算環境/遠程過程調用 (DCE/RPC)
??? RPC是DCE的成分，是一個由開放軟件基金會(OSF)發布的應用集成的軟件標準。RPC模仿一個程序用函數引用來引用另一程序的傳統程序設計方法，此引用是過程調用的形式，一旦被調用，程序的控制則轉向被調用程序。
??? 在RPC實現時，被調用過程可在本地或遠地的另一系統中駐留并在執行。當被調用程序完成處理輸入數據，結果放在過程調用的返回變量中返回到調用程序。RPC完成后程序控制則立即返回到調用程序。因此RPC模仿子程序的調用/返回結構，它僅提供了Client(調用程序)和Server(被調用過程)間的同步數據交換。
??? (b) 對象事務監控 (OTM)
??? 基于CORBA的面向對象工業標準與事務處理(TP)監控技術的組合，在CORBA規范中定義了：使用面向對象技術和方法的體系結構；公共的Client/Server程序設計接口；多平臺間傳輸和翻譯數據的指導方針；開發分布式應用接口的語言(IDL)等，并為構造分布的Client/Server應用提供了廣泛及一致的模式。
??? (c) 消息隊列 (Message Queue)
??? 消息隊列為構造以同步或異步方式實現的分布式應用提供了松耦合方法。消息隊列的API調用被嵌入到新的或現存的應用中，通過消息發送到內存或基于磁盤的隊列或從它讀出而提供信息交換。消息隊列可用在應用中以執行多種功能，比如要求服務、交換信息或異步處理等。
??? 中間件是一種獨立的系統軟件或服務程序，分布式應用系統借助這種軟件在不同的技術之間共享資源，管理計算資源和網絡通訊。它在計算機系統中是一個關鍵軟件，它能實現應用的互連和互操作性，能保證系統的安全、可靠、高效的運行。中間件位于用戶應用和操作系統及網絡軟件之間，它為應用提供了公用的通信手段，并且獨立于網絡和操作系統。中間件為開發者提供了公用于所有環境的應用程序接口，當應用程序中嵌入其函數調用，它便可利用其運行的特定操作系統和網絡環境的功能，為應用執行通信功能。
??? 如果沒有消息中間件完成信息交換，應用開發者為了傳輸數據，必須要學會如何用網絡和操作系統軟件的功能，編寫相應的應用程序來發送和接收信息，且交換信息沒有標準方法，每個應用必須進行特定的編程從而和多平臺、不同環境下的一個或多個應用通信。例如，為了實現網絡上不同主機系統間的通信，將要求具備在網絡上如何交換信息的知識（比如用TCP/IP的socket程序設計）；為了實現同一主機內不同進程之間的通訊，將要求具備操作系統的消息隊列或命名管道(Pipes)等知識。
??? 目前中間件的種類很多，如交易管理中間件(如IBM的CICS)、面向Java應用的Web應用服務器中間件(如IBM的WebSphere Application Server)等，而消息傳輸中間件(MOM)是其中的一種。它簡化了應用之間數據的傳輸，屏蔽底層異構操作系統和網絡平臺，提供一致的通訊標準和應用開發，確保分布式計算網絡環境下可靠的、跨平臺的信息傳輸和數據交換。它基于消息隊列的存儲-轉發機制，并提供特有的異步傳輸機制，能夠基于消息傳輸和異步事務處理實現應用整合與數據交換。
??? IBM 消息中間件MQ以其獨特的安全機制、簡便快速的編程風格、卓越不凡的穩定性、可擴展性和跨平臺性，以及強大的事務處理能力和消息通訊能力，成為業界市場占有率最高的消息中間件產品。
??? MQ具有強大的跨平臺性，它支持的平臺數多達35種。它支持各種主流Unix操作系統平臺,如：HP-UX、AIX、SUN Solaris、Digital UNIX、Open VMX、SUNOS、NCR UNIX；支持各種主機平臺，如：OS/390、MVS/ESA、VSE/ESA；同樣支持Windows NT服務器。在PC平臺上支持Windows9X/Windows NT/Windows 2000和UNIX (UnixWare、Solaris)以及主要的Linux版本(Redhat、TurboLinux等)。此外，MQ還支持其他各種操作系統平臺，如：OS/2、AS/400、Sequent DYNIX、SCO OpenServer、SCO UnixWare、Tandem等。
??? MQ的基本概念：
??? 1) 隊列管理器
??? 隊列管理器是MQ系統中最上層的一個概念，由它為我們提供基于隊列的消息服務。
??? 2) 消息
??? 在MQ中，我們把應用程序交由MQ傳輸的數據定義為消息，我們可以定義消息的內容并對消息進行廣義的理解，比如：用戶的各種類型的數據文件，某個應用向其它應用發出的處理請求等都可以作為消息。消息有兩部分組成：
??? 消息描述符(Message Discription或Message Header)，描述消息的特征，如：消息的優先級、生命周期、消息Id等；
??? 消息體(Message Body)，即用戶數據部分。在MQ中，消息分為兩種類型，非永久性(non-persistent)消息和永久性(persistent)消息，非永久性消息是存儲在內存中的，它是為了提高性能而設計的，當系統掉電或MQ隊列管理器重新啟動時，將不可恢復。當用戶對消息的可靠性要求不高，而側重系統的性能表現時，可以采用該種類型的消息，如：當發布股票信息時，由于股票信息是不斷更新的，我們可能每若干秒就會發布一次，新的消息會不斷覆蓋舊的消息。永久性消息是存儲在硬盤上，并且紀錄數據日志的，它具有高可靠性，在網絡和系統發生故障等情況下都能確保消息不丟、不重。
??? 此外，在MQ中，還有邏輯消息和物理消息的概念。利用邏輯消息和物理消息，我們可以將大消息進行分段處理，也可以將若干個本身完整的消息在應用邏輯上歸為一組進行處理。
??? 3) 隊列
??? 隊列是消息的安全存放地，隊列存儲消息直到它被應用程序處理。
??? 消息隊列以下述方式工作：
??? a) 程序A形成對消息隊列系統的調用，此調用告知消息隊列系統，消息準備好了投向程序B；
??? b) 消息隊列系統發送此消息到程序B駐留處的系統，并將它放到程序B的隊列中；
??? c) 適當時間后，程序B從它的隊列中讀此消息，并處理此信息。
??? 由于采用了先進的程序設計思想以及內部工作機制，MQ能夠在各種網絡條件下保證消息的可靠傳遞，可以克服網絡線路質量差或不穩定的現狀，在傳輸過程中，如果通信線路出現故障或遠端的主機發生故障，本地的應用程序都不會受到影響，可以繼續發送數據，而無需等待網絡故障恢復或遠端主機正常后再重新運行。
??? 在MQ中，隊列分為很多種類型，其中包括：本地隊列、遠程隊列、模板隊列、動態隊列、別名隊列等。
??? 本地隊列又分為普通本地隊列和傳輸隊列，普通本地隊列是應用程序通過API對其進行讀寫操作的隊列；傳輸隊列可以理解為存儲-轉發隊列，比如：我們將某個消息交給MQ系統發送到遠程主機，而此時網絡發生故障，MQ將把消息放在傳輸隊列中暫存，當網絡恢復時，再發往遠端目的地。
??? 遠程隊列是目的隊列在本地的定義，它類似一個地址指針，指向遠程主機上的某個目的隊列，它僅僅是個定義，不真正占用磁盤存儲空間。
??? 模板隊列和動態隊列是MQ的一個特色，它的一個典型用途是用作系統的可擴展性考慮。我們可以創建一個模板隊列，當今后需要新增隊列時，每打開一個模板隊列，MQ便會自動生成一個動態隊列，我們還可以指定該動態隊列為臨時隊列或者是永久隊列，若為臨時隊列我們可以在關閉它的同時將它刪除，相反，若為永久隊列，我們可以將它永久保留，為我所用。
??? 4) 通道
??? 通道是MQ系統中隊列管理器之間傳遞消息的管道，它是建立在物理的網絡連接之上的一個邏輯概念，也是MQ產品的精華。
??? 在MQ中，主要有三大類通道類型，即消息通道，MQI通道和Cluster通道。消息通道是用于在MQ的服務器和服務器之間傳輸消息的，需要強調指出的是，該通道是單向的，它又有發送(sender), 接收(receive), 請求者(requestor), 服務者(server)等不同類型，供用戶在不同情況下使用。MQI通道是MQ Client和MQ Server之間通訊和傳輸消息用的，與消息通道不同，它的傳輸是雙向的。群集(Cluster)通道是位于同一個MQ 群集內部的隊列管理器之間通訊使用的。
??? MQ的工作原理
??? 如圖所示：
??? 首先來看本地通訊的情況，應用程序A和應用程序B運行于同一系統A，它們之間可以借助消息隊列技術進行彼此的通訊：應用程序A向隊列1發送一條信息，而當應用程序B需要時就可以得到該信息。
??? 其次是遠程通訊的情況，如果信息傳輸的目標改為在系統B上的應用程序C，這種變化不會對應用程序A產生影響，應用程序A向隊列2發送一條信息，系統A的MQ發現Q2所指向的目的隊列實際上位于系統B，它將信息放到本地的一個特殊隊列－傳輸隊列(Transmission Queue)。我們建立一條從系統A到系統B的消息通道，消息通道代理將從傳輸隊列中讀取消息，并傳遞這條信息到系統B，然后等待確認。只有MQ接到系統B成功收到信息的確認之后，它才從傳輸隊列中真正將該信息刪除。如果通訊線路不通，或系統B不在運行，信息會留在傳輸隊列中，直到被成功地傳送到目的地。這是MQ最基本而最重要的技術--確保信息傳輸，并且是一次且僅一次(once-and-only-once)的傳遞。
??? MQ提供了用于應用集成的松耦合的連接方法，因為共享信息的應用不需要知道彼此物理位置（網絡地址）；不需要知道彼此間怎樣建立通信；不需要同時處于運行狀態；不需要在同樣的操作系統或網絡環境下運行。
??? MQ的基本配置舉例
??? 在上圖中，要實現網絡上兩臺主機上的通訊，若采用點對點的通訊方式，我們至少要建立如下MQ的對象：
??? 在發送方A:
??? 1） 建立隊列管理器QMA: crtmqm -q QMA
??? 2） 定義本地傳輸隊列: define qlocal (QMB) usage (xmitq) defpsist(yes)
??? 3） 創建遠程隊列: define qremote (QR.TOB) rname (LQB) rqmname (QMB) xmitq (QMB)
??? 4） 定義發送通道: define channel (A.TO.B) chltype (sdr) conname ('IP of B') xmitq (QMB) + trptype (tcp)
??? 在接收方B：
??? 1） 建立隊列管理器QMB: crtmqm -q QMB
??? 2） 定義本地隊列QLB: define qlocal (LQB)
??? 3） 創建接收通道: define channel (A.TO.B) chltype (rcvr) trptype (tcp)
??? 經過上述配置，我們就可以實現從主機A到B的單向通訊，若要實現二者之間的雙向通訊，可參考此例創建所需要的MQ對象。
??? MQ的通訊模式
??? 1) 點對點通訊：點對點方式是最為傳統和常見的通訊方式，它支持一對一、一對多、多對多、多對一等多種配置方式，支持樹狀、網狀等多種拓撲結構。
??? 2) 多點廣播：MQ適用于不同類型的應用。其中重要的，也是正在發展中的是"多點廣播"應用，即能夠將消息發送到多個目標站點(Destination List)。可以使用一條MQ指令將單一消息發送到多個目標站點，并確保為每一站點可靠地提供信息。MQ不僅提供了多點廣播的功能，而且還擁有智能消息分發功能，在將一條消息發送到同一系統上的多個用戶時，MQ將消息的一個復制版本和該系統上接收者的名單發送到目標MQ系統。目標MQ系統在本地復制這些消息，并將它們發送到名單上的隊列，從而盡可能減少網絡的傳輸量。
??? 3) 發布/訂閱(Publish/Subscribe)模式：發布/訂閱功能使消息的分發可以突破目的隊列地理指向的限制，使消息按照特定的主題甚至內容進行分發，用戶或應用程序可以根據主題或內容接收到所需要的消息。發布/訂閱功能使得發送者和接收者之間的耦合關系變得更為松散，發送者不必關心接收者的目的地址，而接收者也不必關心消息的發送地址，而只是根據消息的主題進行消息的收發。在MQ家族產品中，MQ Event Broker是專門用于使用發布/訂閱技術進行數據通訊的產品，它支持基于隊列和直接基于TCP/IP兩種方式的發布和訂閱。
??? 4) 群集(Cluster)：為了簡化點對點通訊模式中的系統配置，MQ提供Cluster(群集)的解決方案。群集類似于一個域(Domain)，群集內部的隊列管理器之間通訊時，不需要兩兩之間建立消息通道，而是采用群集(Cluster)通道與其它成員通訊，從而大大簡化了系統配置。此外，群集中的隊列管理器之間能夠自動進行負載均衡，當某一隊列管理器出現故障時，其它隊列管理器可以接管它的工作，從而大大提高系統的高可靠性。
??? MQ Server和MQ Client
??? MQ產品分為Server和Client 兩種版本，在MQ服務器的運行環境下，有隊列管理器、隊列、消息通道等對象，它提供全面的消息服務；MQ Client為我們提供了一個MQ應用程序的開發和運行環境，它是MQ API的Client實現。在客戶端環境下，沒有隊列管理器、隊列等對象，它通過MQI通道與服務器之間建立通訊，并將消息從客戶端發往服務器端的隊列，或從Server端的隊列中取得消息，它比較適合于網絡條件較好或實時通訊的情況。同時要指出的是：采用MQ Client并不會導致數據的丟失或不完整性。MQ Client提供下列好處：適合同步處理的工作模式；減少系統負擔；減少系統管理開銷；減少磁盤空間要求等。
??? MQ的API
??? MQ支持多種編程語言，其中包括：C、C++、Java、VisualBasic、COBOL、PL/1、RPG等，同時也支持多種流行的開發工具，如：WebSphere Studio Application Developer, PowerBuiler、Microsoft Visual C++、Visual Basic、Delphi等。并且，MQ在不同平臺上提供統一的編程接口，僅需重新編譯就可完成不同平臺間程序的移植。MQ的API接口十分簡單易學，用戶僅需利用MQ的13個常用而又功能強大的函數調用，便可以以最快的速度，寫出各種復雜的應用程序。用戶可以將主要精力集中于應用業務邏輯的實現，而不是底層通訊、例外處理等方面。
??? 以C語言為例，一個MQ應用的開發流程如下：
| ??? MQCONN() /*建立與隊列管理器的連接*/ MQOPEN() /*打開要進行讀寫操作的隊列*/ MQPUT() /*將消息放入隊列*/ MQGET() /*從隊列中讀取消息*/ MQINQ() /*查詢隊列的屬性*/ MQSET() /*設置隊列的屬性*/ MQCLOSE() /*在讀寫等操作進行完之后，將隊列關閉*/ MQDISC() /*斷開與隊列管理器的連接，釋放相關的資源*/ |
??? 關于作者
??? 婁麗軍， IBM公司 軟件部售前工程師， 1998年加入IBM公司軟件部，四年來一直從事IBM通訊及業務整合中間件(WebSphere Business Integration家族)產品的技術支持工作，是軟件部從事該領域技術支持時間最長的工程師之一，擁有WebSphere Business Integration相關的產品經驗，這些產品包括WebSphere MQ家族的所有產品：MQSeries, MQ Integrator, MQ Workflow以及CrossWorlds等，并具有很多大型項目的支持經驗，曾參與國家稅務總局，人民銀行清算系統、華夏銀行電子聯行系統、中國聯通計費系統、海關與國家稅務總局互連系統，以及公安部、鐵道部、中信實業銀行、電信等重要客戶的有關項目的技術支持。 |
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