Bạn nào muốn liên hệ trực tiếp mình để hỏi về roadmap qua Nhật làm Dev hoặc BrSE thì contact mình qua zalo nhé: 0379302361 hoặc Facebook nhé.
Hi, I'm Tuan, a Full-stack Web Developer from Tokyo 😊. Follow my blog to not miss out on useful and interesting articles in the future.
1. Giới thiệu
1.1 Định nghĩa Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Hệ thống Tin nhắn Phân tán (Distributed Messaging Systems) là một hệ thống nơi các máy tính riêng biệt hoặc phần mềm tương tác với nhau thông qua việc trao đổi Message. Message này có thể chứa dữ liệu hay yêu cầu được gửi từ máy tính này sang máy tính khác. Hệ thống này hoạt động dựa trên mô hình "publisher-subscriber", nơi "publisher" tạo ra Message và "subscriber" nhận Message đó.
1.2 Lợi ích của Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Hệ thống Tin nhắn Phân tán mang lại nhiều lợi ích quan trọng cho việc xử lý dữ liệu và thông tin trong các tổ chức và doanh nghiệp. Dưới đây là một số lợi ích đáng chú ý:
-
Khả năng mở rộng (Scalability): Hệ thống Tin nhắn Phân tán cho phép mở rộng số lượng máy tính hoặc phần mềm có thể giao tiếp với nhau mà không làm giảm hiệu suất hoặc chất lượng của hệ thống.
-
Độ tin cậy (Reliability): Hệ thống này có khả năng chịu đựng lỗi, đảm bảo rằng Message được gửi và nhận một cách đáng tin cậy, ngay cả khi một phần của hệ thống gặp sự cố.
-
Phân tán: Với khả năng phân tán, hệ thống tin nhắn có thể giảm thiểu điểm nghẽn cổ chai và tăng hiệu suất bằng cách phân tán gánh nặng xử lý trên nhiều nút.
Ví dụ thực tế về lợi ích của Hệ thống Tin nhắn Phân tán có thể thấy rõ trong ngành công nghiệp e-commerce. Các công ty lớn như Amazon, eBay sử dụng hệ thống tin nhắn phân tán để xử lý hàng triệu yêu cầu từ khách hàng trên toàn thế giới mỗi ngày, đảm bảo rằng thông tin được gửi và nhận một cách nhanh chóng và đáng tin cậy.
2. Thành phần của Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Hệ thống Tin nhắn Phân tán gồm nhiều thành phần khác nhau, tạo nên sự linh hoạt và hiệu suất của nó.
2.1 Message Queues
Message Queues là nơi lưu trữ Message cho tới khi chúng được tiêu thụ. Message Queues hoạt động như một bộ đệm, cho phép hệ thống tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn, ngay cả khi một số thành phần gặp sự cố hoặc không thể tiếp tục hoạt động.
2.2 Publishers
Publishers là những thành phần trong hệ thống chịu trách nhiệm tạo ra Message. Message có thể chứa dữ liệu, yêu cầu hoặc bất kỳ loại thông tin nào khác mà hệ thống cần chuyển tiếp.
2.3 Subscribers
Subscribers, hoặc các bên nhận, là những thành phần chịu trách nhiệm nhận và xử lý Message từ Message Queues. Subscribers có thể là bất kỳ thành phần nào của hệ thống, từ một dịch vụ backend đến một ứng dụng di động của người dùng cuối.
3. Nguyên tắc hoạt động của Hệ thống Tin nhắn Phân tán
3.1 Sơ đồ hoạt động
Hệ thống Tin nhắn Phân tán hoạt động theo mô hình "publisher-subscriber". Trong mô hình này, publishers tạo ra Message và đưa chúng vào Message Queues. Subscribers sau đó lấy Message từ Message Queues và xử lý chúng.
3.2 Giao thức tin nhắn
Giao thức tin nhắn trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán là một quy tắc hoặc chuẩn định rõ cách các Message được tạo, gửi, nhận và xử lý. Một số giao thức tin nhắn phổ biến bao gồm MQTT, AMQP và STOMP.
4. Các khái niệm thiết kế hệ thống
4.1 Scalability
4.1.1 Định nghĩa
Scalability, hay khả năng mở rộng, là khả năng của một hệ thống, mô hình, hoặc hàm số để xử lý sự tăng trưởng của các job hay công việc, hoặc nói cách khác, khả năng của nó để mở rộng và đáp ứng yêu cầu tăng trưởng/scale của hệ thống.
4.1.2 Ứng dụng trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Hệ thống Tin nhắn Phân tán có thể mở rộng một cách linh hoạt để đáp ứng yêu cầu scaling. Bạn có thể tăng cường khả năng xử lý Message bằng cách thêm các Publishers và Subscribers. Ngoài ra, bạn cũng có thể phân tán Message Queues trên nhiều máy chủ để cải thiện hiệu suất và độ tin cậy.
4.2 Fault Tolerance
4.2.1 Định nghĩa
Fault Tolerance là khả năng của một hệ thống tiếp tục hoạt động mà không bị gián đoạn trong trường hợp xảy ra lỗi hoặc sự cố.
4.2.2 Ứng dụng trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Hệ thống Tin nhắn Phân tán được thiết kế để chịu được lỗi và sự cố. Nếu một Subscriber gặp sự cố, Message vẫn được lưu trong Message Queue cho đến khi có Subscriber khác có thể tiếp nhận. Tương tự, nếu một Message Queue gặp sự cố, các Message có thể được chuyển đến một Message Queue khác.
4.3 Consistency
4.3.1 Định nghĩa
Consistency là khả năng đảm bảo rằng mọi người dùng cuối cùng đều nhìn thấy cùng một dữ liệu tại mọi thời điểm, bất kể dữ liệu được cập nhật như thế nào hoặc bao nhiêu lần.
4.3.2 Ứng dụng trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán
Trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán, consistency có thể đạt được bằng cách đảm bảo rằng mỗi Message đều được gửi và nhận một cách đúng đắn. Các giao thức tin nhắn được thiết kế để đảm bảo rằng không có Message nào bị mất hoặc bị gửi đi nhiều lần.
5. Các công nghệ tiêu biểu trong Hệ thống Tin nhắn Phân tán
5.1 Kafka
Kafka là một hệ thống phân tán mạnh mẽ và linh hoạt, được thiết kế để xử lý lượng dữ liệu lớn và thực hiện các hoạt động với độ trễ thấp. Kafka rất phù hợp với các ứng dụng cần xử lý dữ liệu thời gian thực.
5.2 RabbitMQ
RabbitMQ là một hệ thống tin nhắn phân tán hỗ trợ nhiều giao thức tin nhắn. RabbitMQ cung cấp một giao diện lập trình ứng dụng (API) đơn giản và dễ sử dụng, cho phép các nhà phát triển dễ dàng tạo ra các ứng dụng phức tạp.
5.3 ActiveMQ
ActiveMQ là một hệ thống tin nhắn phân tán mã nguồn mở phổ biến, hỗ trợ nhiều ngôn ngữ lập trình và giao thức tin nhắn. ActiveMQ được thiết kế để đảm bảo độ tin cậy và hiệu suất cao trong việc xử lý Message.
5.4 AWS SQS (To be continue... mình sẽ có bài chi tiết)
6. Kết luận
Hệ thống Tin nhắn Phân tán là một công nghệ mạnh mẽ giúp tạo ra các ứng dụng phân tán đáng tin cậy và hiệu quả. Điều quan trọng là hiểu rõ về các thành phần, nguyên tắc hoạt động, và các khái niệm thiết kế hệ thống để có thể tận dụng tối đa lợi ích của hệ thống tin nhắn phân tán.
日本語バジョン
1. イントロダクション
1.1 分散メッセージングシステムの定義
分散メッセージングシステムは、個々のコンピュータやソフトウェアがメッセージの交換を通じて相互作用するシステムです。メッセージには、データや要求など、このコンピュータから他のコンピュータに送信される情報が含まれる場合があります。このシステムは「パブリッシャー-サブスクライバー」モデルに基づいて動作し、パブリッシャーがメッセージを生成し、サブスクライバーがそのメッセージを受け取ります。
1.2 分散メッセージングシステムの利点
分散メッセージングシステムは、組織や企業内のデータと情報の処理に多くの重要な利点をもたらします。以下にいくつかの注目すべき利点を示します。
-
スケーラビリティ（拡張性）: 分散メッセージングシステムは、システムのパフォーマンスや品質を低下させることなく、相互に通信できるコンピュータやソフトウェアの数を拡張することができます。
-
信頼性: このシステムはエラーに耐える能力があり、メッセージが信頼性を持って送信および受信されることを保証します。これは、システムの一部が障害に見舞われた場合でも当てはまります。
-
分散性: メッセージングシステムは分散性を持つため、ボトルネックを減らし、負荷を複数のノードに分散することでパフォーマンスを向上させることができます。
分散メッセージングシステムの利点について具体的な例としては、電子商取引業界で明確に見られます。AmazonやeBayなどの大手企業は、世界中の顧客からの数百万のリクエストを毎日処理するために分散メッセージングシステムを使用し、情報を迅速かつ信頼性を持って送受信しています。
**2. 分散メッセージングシステムのコン
ポーネント**
分散メッセージングシステムには、柔軟性とパフォーマンスを提供するさまざまなコンポーネントがあります。
2.1 メッセージキュー
メッセージキューは、メッセージが消費されるまでの間、メッセージを保持する場所です。メッセージキューはバッファのように機能し、システムが途切れることなく動作できるようにします。
2.2 パブリッシャー
パブリッシャーは、メッセージを生成するシステムのコンポーネントです。メッセージにはデータ、要求、システムが転送する必要のある他の情報などが含まれる可能性があります。
2.3 サブスクライバー
サブスクライバーは、メッセージキューからメッセージを受信し、それらを処理する責任を持つコンポーネントです。サブスクライバーは、バックエンドサービスからエンドユーザーのモバイルアプリケーションまで、システムの任意のコンポーネントである可能性があります。
3. 分散メッセージングシステムの動作原理
3.1 動作の概要
分散メッセージングシステムは「パブリッシャー-サブスクライバー」モデルに基づいて動作します。このモデルでは、パブリッシャーがメッセージを生成し、それをメッセージキューに格納します。その後、サブスクライバーがメッセージキューからメッセージを取得し、それらを処理します。
3.2 メッセージプロトコル
分散メッセージングシステムのメッセージプロトコルは、メッセージの生成、送信、受信、処理方法が明確に定義されたルールや標準です。一部の一般的なメッセージプロトコルには、MQTT、AMQP、STOMPなどがあります。
4. システムデザインの概念
4.1 スケーラビリティ（拡張性）
4.1.1 定義
スケーラビリティまたは拡張性は、システム、モデル、または関数がジョブやタスク
の増加に対して処理できる能力、またはシステムの成長/スケール要件に対応する能力のことです。
4.1.2 分散メッセージングシステムへの適用
分散メッセージングシステムは、スケーリング要件に応じて柔軟に拡張することができます。パブリッシャーやサブスクライバーを追加することで、メッセージの処理能力を向上させることができます。また、メッセージキューを複数のサーバーに分散させることで、パフォーマンスと信頼性を向上させることもできます。
4.2 フォールトトレランス（障害耐性）
4.2.1 定義
フォールトトレランス（障害耐性）は、システムが障害や問題が発生しても中断することなく動作する能力です。
4.2.2 分散メッセージングシステムへの適用
分散メッセージングシステムは、障害や問題に対して耐性を持つように設計されています。サブスクライバーが障害に見舞われた場合でも、メッセージはメッセージキューに保持され、他のサブスクライバーが受け取るまで保存されます。同様に、メッセージキューに障害が発生した場合、メッセージは別のメッセージキューに転送されることができます。
4.3 コンシステンシー（一貫性）
4.3.1 定義
コンシステンシー（一貫性）は、データがどのように更新され、いくつの回数更新されたとしても、すべてのエンドユーザーが常に同じデータを見ることができる能力です。
4.3.2 分散メッセージングシステムへの適用
分散メッセージングシステムでは、コンシステンシーを確保するために、メッセージが正しく送信および受信されることを保証します。メッセージングプロトコルは、メッセージが失われたり、複数回送信されたりしないように設計されています。
5. 分散メッセージングシステムの代表的なテクノロジー
5.1 Kafka
K
afkaは、大量のデータを処理し、低遅延で操作を実行するために設計された強力で柔軟な分散システムです。Kafkaは、リアルタイムデータ処理を必要とするアプリケーションに非常に適しています。
5.2 RabbitMQ
RabbitMQは、複数のメッセージングプロトコルをサポートする分散メッセージングシステムです。RabbitMQは、シンプルで使いやすいAPIを提供し、開発者が複雑なアプリケーションを簡単に作成できるようにします。
5.3 ActiveMQ
ActiveMQは、人気のあるオープンソースの分散メッセージングシステムであり、多言語のプログラミング言語やメッセージングプロトコルをサポートしています。ActiveMQは、メッセージの処理において信頼性と高いパフォーマンスを提供するよう設計されています。
5.4 AWS SQS（続く... 詳細な記事をご覧ください）
6. 結論
分散メッセージングシステムは、信頼性と効率性の高い分散アプリケーションを作成するための強力なテクノロジーです。システムのコンポーネント、動作原理、およびシステムデザインの概念について理解することは、分散メッセージングシステムの利点を最大限に活用するために重要です。
And Finally
As always, I hope you enjoyed this article and got something new. Thank you and see you in the next articles!
If you liked this article, please give me a like and subscribe to support me. Thank you. 😊
Mình có tạo 1 series để trả lời những câu hỏi mà các bạn đã liên lạc và hỏi mình. Vì câu hỏi khá nhiều nên mình sẽ trả lời dần dần và add vào series này nè. Link tham khảo: https://viblo.asia/s/chuyen-muc-tra-loi-cau-hoi-cuoc-song-dev-tai-nhut-bon-PwlVmR7Z45Z
Bạn nào muốn liên hệ trực tiếp mình để hỏi về roadmap qua Nhật làm Dev hoặc BrSE thì contact mình qua zalo nhé: 0379302361 hoặc Facebook nhé.