Wat is een berichtenmakelaar?

Berichtenmakelaars verzorgen de berichtoverdracht tussen producenten (verzenden toepassingen) en consumenten (ontvangende applicaties) zonder dat deze eindpunten rechtstreeks met elkaar hoeven te communiceren. Door het beheren van berichtroutering, buffering en leveringsgaranties, dwingen berichtmakelaars een logische scheiding af tussen services, waardoor de hele architectuur flexschaalbaar en onderhoudbaar.

Wat is een berichtenmakelaar?

Een berichtenmakelaar is middleware software die op betrouwbare wijze gegevens overdraagt ​​tussen verschillende systemen, applicaties of services. Het werkt door berichten van producenten te ontvangen, de juiste routering te bepalen op basis van vooraf gedefinieerde regels of onderwerpen, en die berichten aan de juiste consumenten te leveren.

Berichtenbrokers zijn ontworpen om berichtintegriteit, fouttolerantie en efficiënte communicatie te garanderen, en bieden vaak mogelijkheden zoals bevestigingen, transactieondersteuning en persistentie. Deze functies helpen ondernemingen systemen te bouwen die responsief en robuust blijven in onvoorspelbare netwerkomstandigheden.

Berichtenbrokertypen

Hieronder vindt u de soorten berichtenmakelaars.

Publiceren/Abonneren (Pub/Sub) Brokers

Publish/subscribe brokers gebruiken een op onderwerpen gebaseerd berichtenpatroon. Producenten publiceren berichten naar specifieke onderwerpen en alle consumenten die op die onderwerpen zijn geabonneerd, ontvangen de berichten. Dit model wordt vaak gebruikt voor real-time gebeurtenisstreaming en reactieve systemen, waarbij meerdere consumenten of microservices moeten reageren op dezelfde gebeurtenis. Pub/sub-brokers verbeteren schaalbaarheid door berichten te verspreiden naar een willekeurig aantal abonnees, zonder dat dit de individuele producenten belast.

Point-to-Point (P2P)-makelaars

Punt-tot-punt brokers gebruiken een op wachtrijen gebaseerd model waarin één producent berichten naar een wachtrij stuurt en één consument berichten daaruit ophaalt. Meestal verwerkt slechts één consument elk bericht, waardoor deze aanpak goed geschikt is voor taken zoals asynchrone taakverwerking of transactionele workloadsP2P-brokers minimaliseren conflicten door workloads te isoleren in specifieke wachtrijen. Zo wordt ervoor gezorgd dat meerdere services elkaars berichtenverbruik niet verstoren.

Hybride makelaars

Hybride brokers ondersteunen zowel pub/sub- als point-to-point-communicatiepatronen binnen één platform. Ze bieden een veelzijdige oplossing voor ondernemingen die topic-based broadcasting en single-recipient queueing nodig hebben. Hybride brokers consolideren functionaliteit en verminderen operationele overhead door de noodzaak te elimineren om meerdere gespecialiseerde systemen te implementeren voor verschillende communicatiepatronen.

Voorbeelden van berichtenbrokers

Hier zijn enkele bekende technologieën voor berichtbemiddeling die op grote schaal worden toegepast in verschillende sectoren:

• RabbitMQ. Biedt ondersteuning voor meerdere berichtenprotocollen zoals AMQP. RabbitMQ excelleert in betrouwbare en eenvoudige wachtrijgebaseerde communicatie voor microservices.
• Apache Kafka. Richt zich op hoge doorvoer, lage-latency event streaming. Kafka wordt vaak gebruikt in realtime-analyses, grootschalige datapijplijnen en event-driven architecturen.
• ActiveMQ. Implementeert JMS (Java Message Service) en ondersteunt een verscheidenheid aan berichtenpatronen. ActiveMQ heeft de voorkeur in omgevingen die prioriteit geven aan Java compatibiliteit.
• Amazon Simple Queue-service (Amazon SQS). Een volledig beheerde service beschikbaar in het Amazon Web Services-ecosysteem. SQS vereenvoudigt de implementatie door de last van infrastructuuronderhoud weg te nemen.
• Google Pub/SubEen wereldwijd verspreide berichtenservice die vaak binnen Google wordt gebruikt Cloud Platform voor realtime-gebeurtenisdistributie en schaalbare gegevensopname.
• IBM MQ. Een commerciële oplossing die de nadruk legt op beveiliging en transactionele integriteit. IBM MQ wordt veel gebruikt in bedrijfsomgevingen met grote computer integraties.

Wat zijn de belangrijkste kenmerken van een Message Broker?

Dit zijn de belangrijkste mogelijkheden die de functionaliteit en waarde van een berichtenmakelaar in gedistribueerde systemen bepalen:

• Asynchrone communicatieProducenten en consumenten wisselen onafhankelijk van elkaar informatie uit, waardoor systemen losjes gekoppeld en veerkrachtig blijven bij gedeeltelijke uitval of wisselend verkeer.
• Duurzaam. Blijvende opslagmechanismen, zoals logs of schijven, bewaren berichten tijdens netwerkstoringen of onverwachte gebeurtenissen. uitvaltijdDeze aanpak vermindert het risico op Data Loss.
• Schaalbaarheid. Horizontale uitbreiding (meer brokerknooppunten toevoegen) vangt verkeerspieken op en maakt een hogere doorvoer mogelijk. Clusteringfuncties verdelen de werklast gelijkmatig over meerdere brokerinstanties.
• Routing. Ingebouwde intelligentie (routeringssleutels, onderwerpfilters en headers) stuurt berichten naar de juiste bestemming. Routing zorgt ervoor dat alleen de relevante consumenten bepaalde berichten ontvangen.
• BeveiligingBerichtmakelaars nemen op authenticatie, autorisatie en encryptie beschermen gegevens onderweg en toegangscontrole op basis van rollen of organisatiebeleid.
• Monitoring en beheer. Metrics-dashboards en administratieve tools bieden inzicht in de doorvoer van berichten, wachtrij-/onderwerplengtes en consumentengedrag. Deze functies stellen operators in staat om de prestaties af te stemmen en knelpunten te identificeren.

Hoe werkt een berichtenmakelaar?

Hieronder vindt u een stapsgewijs overzicht van hoe berichten door een broker stromen, van de eerste productie tot aan het uiteindelijke verbruik:

1. Berichtenproductie. Verzendtoepassingen maken berichten en verzenden deze naar de broker. De broker accepteert deze berichten met behulp van ondersteunde protocollen of APIs, waarbij de producent wordt losgekoppeld van de consument.
2. Ontvangstbewijs van makelaar. Bij ontvangst van een bericht slaat de broker het op in een interne wachtrij, onderwerp of partitie. Deze stap zorgt ervoor dat het bericht niet verloren gaat terwijl het wacht op ophalen door de consument.
3. Routering en filtering. Ingebouwde logica binnen de broker bepaalt naar welk onderwerp, welke wachtrij of welke consumentengroep het bericht moet gaan. Deze routeringslogica kan het matchen van routeringssleutels of het evalueren van headereigenschappen omvatten.
4. Berichtenverbruik. Ontvangende applicaties abonneren zich op wachtrijen of onderwerpen om berichten op te halen. Abonnees trekken of ontvangen berichten via push-mechanismen, afhankelijk van de mogelijkheden van de broker.
5. Erkennings- en leveringsgaranties. Om succesvolle verwerking te bevestigen, sturen consumenten bevestigingen terug naar de makelaar. Leveringsgaranties, zoals at-most-once, at-least-once of exactly-once, zorgen voor robuuste end-to-end betrouwbaarheid.
6. Foutafhandeling. In het geval van consumenten- of netwerkstoringen kan de broker de levering opnieuw proberen op basis van zijn configuratie. Berichten blijven opgeslagen totdat de verwerking is bevestigd of een maximale drempelwaarde voor opnieuw proberen is bereikt.

Waarvoor wordt een Message Broker gebruikt?

Dit zijn de veelvoorkomende use cases waarbij berichtenbrokers een aanzienlijke meerwaarde bieden aan gedistribueerde systeemontwerpen:

• Microservices ontkoppelenZorgt ervoor dat services asynchroon communiceren, waardoor directe afhankelijkheden worden verminderd en behendig schaalbaarheid.
• Gebeurtenisgestuurde architecturenLevert realtime waarschuwingen en gegevensupdates aan meerdere consumenten tegelijkertijd in systemen die reageren op gebeurtenissen zodra deze zich voordoen.
• Load balancing en verkeersmanagementBuffers zorgen voor een toename in verzoeken en verdelen het werk over meerdere consumenten of instanties.
• Gegevensstreaming en realtime-analyse. Streamt grote hoeveelheden data naar analyse-engines of dashboards, waardoor inzichten en operationele beslissingen op basis van actuele informatie mogelijk worden.
• Systeem-tot-systeemintegratieVerbindt heterogene omgevingen door gebruik te maken van gestandaardiseerde berichtenprotocollen in plaats van aangepaste integraties te bouwen.
• Gegarandeerde berichtbezorgingZorgt voor het veilige en betrouwbare transport van berichten door middel van bevestigingsmechanismen en persistentie.

Best practices voor berichtenbrokers

Hier volgen de aanbevolen strategieën voor het configureren, beheren en onderhouden van berichtenbrokers:

• Gebruik dankbetuigingen. Vereist dat zowel producenten als consumenten succesvolle berichttransmissie en -verwerking bevestigen. Deze aanpak zorgt ervoor dat er geen berichten over het hoofd worden gezien of worden verwijderd.
• Enable hoge beschikbaarheid. Implementeer brokers in een cluster of met replicatie, zodat geen enkel knooppuntfalen de berichtenstroom verstoort. Clustering maakt het ook mogelijk horizontale schaalverdeling om aan de vraag te voldoen.
• Controleer de systeemstatus. Houd continu statistieken bij zoals wachtrijlengtes, consumentenvertraging, doorvoer en latentie. Proactieve monitoring helpt prestatieproblemen te ontdekken voordat ze kritiek worden.
• Optimaliseer de beveiliging. Dwing encryptie af voor berichten die zowel onderweg als onderweg zijn. onbeweeglijkImplementeer robuuste authenticatie- en autorisatiebeleidsregels om gevoelige gegevens te beschermen.
• Plan voor schaalbaarheid. Anticipeer op toekomstige groei in berichtenvolume en consumentenvraag. Evalueer partitionerings-, sharding- of clusteringstrategieën om werklast efficiënt te verdelen.
• Evalueer persistentievereisten. Bepaal hoe brokers berichten opslaan, afhankelijk van het belang van gegarandeerde levering en acceptabele latentie. Configureer persistentieniveaus dienovereenkomstig.

Wat zijn de voordelen van message brokers?

Dit zijn de voordelen die berichtenmakelaars bieden voor softwarearchitecturen:

• Ontkoppelde architectuur. Met berichtmakelaars wordt de directe koppeling tussen producenten en consumenten geëlimineerd, waardoor onafhankelijke ontwikkeling, opschaling en onderhoud van diensten mogelijk wordt.
• Betrouwbaarheid en fouttolerantie. Opgeslagen berichten blijven veilig, zelfs als bepaalde componenten uitvallen. Zo wordt gegevensverlies voorkomen en de algehele veerkracht van het systeem vergroot.
• Ladingbeheer en verkeerscontrole. Reguleert de berichtenstroom om knelpunten te voorkomen. Pieken in het verkeer worden gebufferd binnen de interne structuren van de broker in plaats van dat ze consumenten overweldigen.
• Verbeterde schaalbaarheid. Door nieuwe brokerknooppunten toe te voegen of consumentengroepen te schalen, wordt de systeemcapaciteit uitgebreid en wordt een hogere doorvoer geleverd zonder dat de applicatielogica opnieuw hoeft te worden geschreven.
• Flexbeschikbare berichtenprotocollen. Veel brokers ondersteunen meerdere protocollen zoals AMQP, MQTT en JMS. Dit flexbekwaamheid staat toe interoperabiliteit met diverse clientbibliotheken en platforms.

Wat zijn de nadelen van message brokers?

Dit zijn de nadelen en uitdagingen van het implementeren van een berichtenmakelaar:

• Verhoogde complexiteit. Het toevoegen van een berichtenmakelaar introduceert extra infrastructuur- en configuratiestappen. Teams moeten tijd investeren om deze nieuwe componenten goed te beheren.
• Operationele overhead. Brokers hebben speciale monitoring, schaling en onderhoud nodig. Operators moeten routinematig versie-upgrades, beveiligingspatches en capaciteitsplanning afhandelen.
• Potentieel centrale stop wordt. Zonder een cluster of gerepliceerde opstelling stopt een broker-uitval de berichtenstroom. Zorgvuldige planning rondom hoge beschikbaarheid is van cruciaal belang om het risico op downtime te beperken.
• Prestatieoverhead. Serialisatie, deserialisatie en routinglogica dragen bij aan latentie. Scenario's met hoge doorvoer vereisen optimalisatie en hardware middelen om bij te blijven.
• Vendor lock-in. Sommige leveranciers of distributies van berichtenbrokers gebruiken bedrijfseigen functies, waardoor het lastiger is om over te stappen naar een andere oplossing zonder de componenten opnieuw te moeten ontwerpen.

Berichtenmakelaar versus berichtenwachtrij

Een berichtenwachtrij biedt directe interacties tussen producent en wachtrij en consument. Een berichtenmakelaar daarentegen dwingt complexere patronen af, zoals publiceren/abonneren, fijnmazige routering en mogelijk op inhoud gebaseerde filtering.

In onderstaande tabel worden de belangrijkste verschillen vergeleken.