Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Реализация семафоров и мониторов с помощью очередей сообщений

Покажем, наконец, как реализовать семафоры с помощью очередей сообщений. Для этого воспользуемся более хитрой конструкцией, введя новый синхронизирующий процесс. Этот процесс имеет счетчик и очередь процессов, ожидающих включения семафора. Для того чтобы выполнить операцииPи V, процессы посылают синхронизирующему процессу сообщения, в которых говорится, чего они желают, после чего ожидают получения подтверждения от синхронизирующего процесса.

После прибытия сообщения синхронизирующий процесс проверяет значение счетчика, чтобы выяснить, можно ли совершить требуемую операцию. Операция Vвсегда может быть совершена, в то время как операция P может потребовать блокирования процесса. Если операция может быть совершена, то она выполняется, и синхронизирующий процесс посылает подтверждающее сообщение. Если процесс должен быть блокирован, то его идентификатор заносится в очередь блокированных процессов и подтверждение не посылается. Позднее, когда кто-либо из других процессов выполнит операцию V, один из блокированных процессов удаляется из очереди ожидания и получает соответствующее подтверждение.

Поскольку мы показали ранее, как из семафоров построить мониторы, мы доказали эквивалентность мониторов, семафоров и сообщений.

Дата добавления: 2015-07-24 ; просмотров: 517 ; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

Источник

Русские Блоги

Управление процессами Синхронизация двух процессов и семафор

Синхронизация процессов: относится к координации нескольких связанных процессов в порядке выполнения;

Синхронный задача : Обеспечивает эффективное совместное использование ресурсов и взаимное сотрудничество между процессами в системе, так что выполнение программы является воспроизводимым;

Логическое взаимное ограничение между процессами в системе:

Косвенные отношения-взаимное исключение

Основные концепции синхронизации процессов

1. Две формы ограничения между процессами

Между процессами в системе существует два логически ограничивающих отношения:

Это косвенное ограничение, что процессы разделяют эксклюзивные ресурсы и должны быть взаимоисключающими.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

2. Критические ресурсы, критические области

Пример: проблема производитель-потребитель

Группа производителей предоставляет продукцию группе потребителей, и они совместно используют буферный пул: производители помещают в него продукты, а потребители получают продукты из него. Это абстракция многих процессов взаимного сотрудничества, таких как процесс ввода и процесс расчета; процесс расчета и процесс печати.

Процессы производителя и потребителя выполняются асинхронно, но они должны поддерживать синхронные отношения, то есть производителям запрещается доставлять продукты в полный буферный пул, а потребителям запрещается извлекать продукты из пустого буферного пула.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Операция сложения 1 и вычитания 1 для реализации переменных на машинном языке:

Если вы измените переменные в другом порядке, каков будет результат?

Чтобы обеспечить правильное использование критических ресурсов, циклический процесс доступа к критическим ресурсам можно описать следующим образом:

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Добавьте фрагмент кода перед критической секцией, чтобы проверить, осуществляется ли в данный момент доступ к критическому ресурсу, к которому необходимо получить доступ.

Добавьте фрагмент кода за критическим разделом, чтобы восстановить флаг доступа критического ресурса к флагу непосещенных.

Остальной код в процессе, кроме области входа, критической области и области выхода.

Несколько процессов для входа в критическую секцию должны соответствовать:

(1) Только одному процессу разрешено входить в критическую секцию одновременно.

(2) В любой момент в критической зоне не должно быть более одного процесса.

(3) Процесс, который входит в критическую секцию, должен завершиться в течение ограниченного времени.

(4) Если вы не можете войти в собственную критическую зону, вам следует отказаться от ресурсов процессора.

Несколько методов решения проблемы критического участка (взаимного исключения):

(1) Программный метод и аппаратный метод

(3) Механизм управления

3. Правила, которым должен следовать механизм синхронизации.

Вход в режим ожидания: когда в критической области нет процесса, это указывает на то, что критический ресурс находится в состоянии ожидания.Процесс, запрашивающий вход в критическую область, должен иметь возможность немедленно войти в критическую область для эффективного использования критического ресурса.

Занят и ожидает: когда существующий процесс входит в критическую область, это указывает на доступ к критическому ресурсу, поэтому другие процессы, пытающиеся войти в критическую область, должны ждать, чтобы гарантировать монопольный доступ к критическому ресурсу.

Ограниченное ожидание: для процессов, которым требуется доступ к критическим ресурсам, они должны убедиться, что они могут войти в свою критическую область в течение ограниченного времени, чтобы избежать перехода в состояние «мертвого ожидания».

Откажитесь от мощности для ожидания: когда процесс не может войти в свою собственную критическую область, процессор должен быть немедленно освобожден, чтобы предотвратить переход процесса в состояние «занятое ожидание».

Семафорный механизм

1. Целочисленный семафор

wait(S) : Пока S signal(S) : S = S + 1;

Главная проблема: Пока S Сдавайся и жди ”。

2. Записанный семафор

1. Установите целочисленное значение переменной (семафор ресурса), представляющее количество ресурсов.

2. Настройте связанный список L, чтобы связать все ожидающие процессы, ожидающие доступа к одному и тому же ресурсу.

В записанном семафорном механизме:

Начальное значение S.value представляет количество определенных типов ресурсов в системе.

В записанном семафорном механизме

Каждая операция ожидания (S) означает, что процесс запрашивает единицу ресурсов, и количество ресурсов уменьшается на 1. Когда S.value К пониманию

Общий набор семафоров ( К пониманию

Семафорное приложение

1. Используйте семафоры, чтобы добиться взаимного исключения процессов.

Семафор может легко решить проблему критического раздела (процесс взаимного исключения) (см. Следующий рисунок). Установите взаимоисключающую блокировку семафоров для критических ресурсов, начальное значение равно 1, затем описания процессов A, B и C являются взаимоисключающими:

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

2. Используйте семафоры, чтобы описать отношения предшественников.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Последовательность предложений процесса P1: S1; V (s)

Последовательность предложений процесса P2: P (s); S2

Пример: использование семафоров для описания взаимосвязи предшествующих графов

Источник

Рассмотрим две активности, P и Q :

PQ
y=x+2z=x-3
f=y-4f=z+1

Набор из этих двух активностей является:

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполнения
124
213
345
432
509

Чему равно среднее время ожидания процесса (waiting time) при использовании вытесняющего алгоритма SJF? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь.

В вычислительной системе моделируется движение самосвалов от карьера к заводу и обратно по дороге со стареньким мостом. Движение по мосту может осуществляться в обоих направлениях, но на нем не может быть одновременно более трех машин, иначе он рухнет. Каждый самосвал представлен программистом процессом следующей структуры:

Semaphore mutex = 1; Semaphore not_full = 0; Shared int n_on_bridge = 0; Процесс i-й самосвал: While (1)

Что может произойти в результате такого моделирования?

Рассмотрим две активности, P и Q :

PQ
y=x+1z=x-3
f=y-4f=z+1

Набор из этих двух активностей является:

Для некоторого процесса известна следующая строка запросов страниц памяти

7, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 1, 0, 3, 7, 2, 1, 2, 7, 1, 7, 2, 3.

Сколько ситуаций отказа страницы (page fault) возникнет для данного процесса при использовании алгоритма замещения страниц FIFO (First Input First Output) и трех страничных кадрах?

Предположим, что в системе, где работают три пользователя, имеется 11 ресурсов, а потребность пользователей в ресурсах описывается следующей таблицей

Максимальная потребность в ресурсахВыделенное пользователям количество ресурсов
Первый пользователь85
Второй пользователь113
Третий пользователь31

Это состояние является

Для некоторого процесса известна следующая строка запросов страниц памяти

7, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 1, 0, 3, 7, 2, 1, 2, 7, 1, 7, 2, 3.

Сколько ситуаций отказа страницы (page fault) возникнет для данного процесса при использовании алгоритма замещения страниц LRU (the Least Recently Used) и трех страничных кадрах?

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполнения
124
213
345
432
509

Чему равно среднее время ожидания процесса (waiting time) при использовании вытесняющего алгоритма SJF? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь.

В вычислительной системе моделируется движение самосвалов от карьера к заводу и обратно по дороге со стареньким мостом. Движение по мосту может осуществляться в обоих направлениях, но на нем не может быть одновременно более трех машин, иначе он рухнет. Каждый самосвал представлен программистом процессом следующей структуры:

Что может произойти в результате такого моделирования?

Для некоторого процесса известна следующая строка запросов страниц памяти

7, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 1, 0, 3, 7, 2, 1, 2, 7, 1, 7, 2, 3.

Сколько ситуаций отказа страницы (page fault) возникнет для данного процесса при использовании алгоритма замещения страниц OPT (оптимальный алгоритм) и трех страничных кадрах?

В вычислительной системе со страничной организацией памяти и 32-х битовым адресом размер страницы составляет 8 Mбайт. Для некоторого процесса таблица страниц в этой системе имеет вид:

Номер страницыАдрес начала страницы
10x00000000
20x02000000
50x06000000
60x10000000

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности с разными приоритетами по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполненияПриоритет
13101
2640
3043
4214
5432

Чему равно среднее время между стартом процесса и его завершением (turnaround time) при использовании вытесняющего приоритетного планирования? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь. Наивысшим приоритетом является приоритет 0.

Что может произойти в результате такого моделирования?

Источник

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполнения
124
213
345
432
509

Чему равно среднее время ожидания процесса (waiting time) при использовании невытесняющего алгоритма SJF? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь.

В вычислительной системе моделируется движение самосвалов от карьера к заводу и обратно по дороге со стареньким мостом. Движение по мосту может осуществляться в обоих направлениях, но на нем не может быть одновременно более трех машин, иначе он рухнет. Каждый самосвал представлен программистом процессом следующей структуры:

Что может произойти в результате такого моделирования?

Для некоторого процесса известна следующая строка запросов страниц памяти

7, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 1, 0, 3, 7, 2, 1, 2, 7, 1, 7, 2, 3.

Сколько ситуаций отказа страницы (page fault) возникнет для данного процесса при использовании алгоритма замещения страниц LRU (the Least Recently Used) и трех страничных кадрах?

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполнения
124
213
345
432
509

Чему равно среднее время ожидания процесса (waiting time) при использовании вытесняющего алгоритма SJF? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь.

В вычислительной системе со страничной организацией памяти и 32-х битовым адресом размер страницы составляет 8 Mбайт. Для некоторого процесса таблица страниц в этой системе имеет вид:

Номер страницыАдрес начала страницы
10x00000000
20x02000000
50x06000000
60x10000000

В вычислительной системе моделируется движение самосвалов от карьера к заводу и обратно по дороге со стареньким мостом. Движение по мосту может осуществляться в обоих направлениях, но на нем не может быть одновременно более трех машин, иначе он рухнет. Каждый самосвал представлен программистом процессом следующей структуры:

Что может произойти в результате такого моделирования?

Для некоторого процесса известна следующая строка запросов страниц памяти

7, 1, 2, 3, 2, 4, 2, 1, 0, 3, 7, 2, 1, 2, 7, 1, 7, 2, 3.

Сколько ситуаций отказа страницы (page fault) возникнет для данного процесса при использовании алгоритма замещения страниц OPT (оптимальный алгоритм) и трех страничных кадрах?

Пусть в вычислительную систему поступают пять процессов различной длительности по следующей схеме:

Номер процессаМомент поступления в системуВремя исполнения
124
213
345
432
509

Чему равно среднее время между стартом процесса и его завершением (turnaround time) при использовании алгоритма RR? При вычислениях считать, что процессы не совершают операций ввода-вывода, временем переключения контекста пренебречь, величину кванта времени принять равной 3; считать, что вновь прибывший процесс добавляется в самый конец очереди готовых процессов.

В вычислительной системе с сегментной организацией памяти и 32-х битовым адресом максимальный размер сегмента составляет 2 Mb. Для некоторого процесса таблица сегментов в этой системе имеет вид:

Номер сегментаАдрес начала сегментаДлина сегмента
10x000000000x180000
30x002000000x080000
70x010000000x010000

Что может произойти в результате такого моделирования?

Источник

Зачем нужны очереди сообщений в микросервисной архитектуре: разбираем преимущества и недостатки

При проектировании микросервисов часто возникает вопрос: какой способ связи между ними выбрать.

Многие отдают предпочтение RESTful API. Однако этот подход не всегда эффективен, так как в отдельных случаях чреват долгим ожиданием на клиентской стороне и потерей информации в случае сбоев.

Мы расскажем про такой вариант для взаимодействия микросервисов, как очереди сообщений, а также попытаемся выяснить, для каких сценариев они подходят лучше всего. Разобраться в вопросе нам помог Павел Юдин, руководитель команды облачных продуктов, Tarantool / VK.

Sync vs Async: синхронное и асинхронное взаимодействие

Очереди сообщений (Message Queue) — это форма асинхронной коммуникации между сервисами. Поэтому, прежде чем говорить о них, покажем на упрощенном, немного искусственном примере разницу между синхронным и асинхронным взаимодействием.

Предположим, вы разрабатываете сайт книжного магазина и у вас есть сервис, к которому обращается пользователь, например отправка рецензии на прочитанную книгу. При нажатии кнопки «Отправить» вызывается некоторый API, который, в свою очередь, может обратиться к другим API.

При синхронном взаимодействии все запросы в этой цепочке вызовов выполняются строго друг за другом, а при выполнении последнего запроса ответы последовательно передаются в обратном направлении. В итоге пользователь вынужден пару секунд ждать сообщения о публикации своего отзыва, хотя его не интересуют особенности серверной обработки и он вполне обоснованно хочет увидеть сообщение сразу после нажатия кнопки. Конечно, время ожидания будет во многом определяться мощностью оборудования, но при пиковых нагрузках оно может стать серьезной проблемой.

Еще один недостаток такой схемы — обработка сбоев. Если на одном из шагов возникнет исключение, оно каскадно возвратится назад, и пользователь получит уведомление об ошибке с просьбой повторно отправить рецензию. Вряд ли кого-то обрадует получение подобного сообщения после длительного ожидания.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Синхронное взаимодействие на основе REST API

Описанную схему можно изменить, добавив асинхронные вызовы. Достаточно вызвать в асинхронном режиме первый REST API и параллельно вернуть пользователю сообщение о том, что его рецензия принята и будет размещена, например, в течение суток. В итоге сайт не блокируется, а вызовы всех последующих API происходят независимо от пользователя.

Но у такой схемы также есть существенный недостаток: в случае сбоя в одном из API информация, введенная пользователем, будет потеряна. Если в первом примере в случае ошибок достаточно повторно отправить рецензию, то здесь ее необходимо заполнить заново.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Вариант асинхронного взаимодействия на основе REST API

Для устранения недостатков обеих схем как раз и предназначены очереди сообщений.

Принципы работы очередей сообщений

Очереди предоставляют буфер для временного хранения сообщений и конечные точки, которые позволяют подключаться к очереди для отправки и получения сообщений в асинхронном режиме.

В сообщениях могут содержаться запросы, ответы, ошибки и иные данные, передаваемые между программными компонентами. Компонент, называемый производителем (Producer), добавляет сообщение в очередь, где оно будет храниться, пока другой компонент, называемый потребителем (Consumer), не извлечет сообщение и не выполнит с ним необходимую операцию.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Очереди поддерживают получение сообщений как методом Push, так и методом Pull:

Так как очереди могут использоваться несколькими производителями и потребителями одновременно, обычно их реализуют с помощью дополнительной системы, называемой брокером. Брокер сообщений (Message Broker) занимается сбором и маршрутизацией сообщений на основе предопределенной логики. Сообщения могут передаваться с некоторым ключом — по этому ключу брокер понимает, в какую из очередей (одну или несколько) должно попасть сообщение.

Вернемся к примеру с отправкой рецензии. Пусть та часть сервиса, к которому обращается пользователь, выступит в качестве производителя и будет направлять запросы на создание рецензий в очередь. Сразу после добавления сообщения в очередь пользователю можно направлять уведомление об успехе операции. Вся последующая логика обработки будет выполняться независимо от него на стороне потребителя, подписанного на очередь.

Завершив обработку, потребитель отправит подтверждение в очередь, после чего исходное сообщение будет удалено. Но если во время обработки произойдет сбой и подтверждение не будет получено вовремя, сообщение может быть повторно извлечено потребителем из очереди.

Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Смотреть картинку Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Картинка про Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений. Фото Для чего нужен синхронизирующий процесс при реализации семафоров через очереди сообщений

Вариант асинхронного взаимодействия на основе очереди сообщений

Польза и преимущества очередей сообщений в микросервисной архитектуре

Используя очереди сообщений в качестве основного средства взаимодействия микросервисов (Microservices Communication), можно добиться следующих преимуществ:

Отличительная черта микросервисов — их автономность. И очереди во многом помогают уменьшить зависимости между ними. Каждое сообщение, передаваемое в очереди, — это всего лишь массив байтов с некоторыми метаданными. Метаданные нужны для направления в конкретную очередь, а информация, содержащаяся в основной части (теле) сообщения, может быть практически любой. Брокер не анализирует данные, он выступает лишь в качестве маршрутизатора. Это позволяет настроить взаимодействие между компонентами, работающими даже на разных языках и платформах.

Очереди сообщений упрощают независимое масштабирование микросервисов. Наблюдая за состоянием очередей, можно масштабировать те сервисы, на которые приходится большая часть нагрузки. Кроме этого, очереди легко позволяют не только увеличивать число экземпляров существующих сервисов, но и добавлять новые с минимальным временем простоя. Все, что для этого требуется, — добавить нового потребителя, прослушивающего события в очереди.

Однако сами очереди также необходимо масштабировать, и это может создать дополнительные сложности.

Если один из сервисов не справляется с нагрузкой, требуется возможность запускать больше его экземпляров быстро и без дополнительных настроек. Обычно для этих целей используют балансировщик нагрузки, интегрированный с сервером обнаружения служб и предназначенный для распределения трафика. При использовании очередей сообщений сам брокер по умолчанию является балансировщиком нагрузки. Если несколько потребителей слушают очередь одновременно, сообщения будут распределяться между ними в соответствии с настроенной стратегией.

Выход из строя одного из компонентов не сказывается на работе всей системы: при восстановлении он обработает сообщение, находящееся в очереди. Ваш веб-сайт по-прежнему может работать, даже если задерживается часть обработки заказа, например, из-за проблем с сервером БД или системой электронной почты.

Правда, при этом очередь сама приобретает статус SPoF (Single Point Of Failure), поэтому необходимо заранее предусмотреть действия на случай ее аварийного отключения.

Большинство брокеров выполняют аутентификацию приложений, которые пытаются получить доступ к очереди, и позволяют использовать шифрование сообщений как при их передаче по сети, так и при хранении в самой очереди. Таким образом, очередь снимает с ваших сервисов бремя организации авторизации запросов.

Варианты использования очередей сообщений

Очереди сообщений полезны в тех случаях, где возможна асинхронная обработка. Рассмотрим наиболее частые сценарии использования очередей сообщений (Message Queue use Cases):

Сюда можно отнести задачи, которые не связаны напрямую с основным действием пользователя сайта и могут быть выполнены в фоновом режиме без необходимости ожидания с его стороны. Это обработка изображений, преобразование видео в различные форматы, создание отзывов, индексирование в поисковых системах после изменения данных, отправка электронной почты, формирование файлов и так далее.

Очереди можно использовать в качестве буфера для некоторой массовой обработки, например пакетной вставки данных в БД или HDFS. Очевидно, что гораздо эффективнее добавлять сто записей за раз, чем по одной сто раз, так как сокращаются накладные расходы на инициализацию и завершение каждой операции. Но для стандартной архитектуры может стать проблемой генерация данных клиентской службой быстрее, чем их может обработать получатель. Очередь же предоставляет временное хранилище для пакетов с данными, где они будут храниться до завершения обработки принимающей стороной.

Многие системы очередей позволяют производителю указать, что доставка сообщений должна быть отложена. Это может быть полезно при реализации льготных периодов. Например, вы разрешаете покупателю отказаться от размещения заказа в течение определенного времени и ставите отложенное задание в очередь. Если покупатель отменит операцию в указанный срок, сообщение можно удалить из очереди.

Помещая данные в очередь, вы можете быть уверены, что данные будут сохранены и в конечном итоге обработаны, даже если это займет немного больше времени, чем обычно, из-за большого скачка трафика. Увеличить скорость обработки в таких случаях также возможно — за счет масштабирования нужных обработчиков.

Нестабильная сеть в сочетании с очередью сообщений создает надежный системный ландшафт: каждое сообщение будет отправлено, как только это будет технически возможно.

Многие брокеры поддерживают очереди FIFO, полезные в системах, где важно сохранить порядок транзакций. Если 1000 человек размещают заказ на вашем веб-сайте одновременно, это может создать некоторые проблемы с параллелизмом и не будет гарантировать, что первый заказ будет выполнен первым. С помощью очереди можно определить порядок их обработки.

Очереди часто применяют для сбора некоторой статистики, например использования определенной системы и ее функций. Как правило, моментальная обработка такой информации не требуется. Когда сообщения поступают в веб-службу, они помещаются в очередь, а затем при помощи дополнительных серверов приложений обрабатываются и отправляются в базу данных.

Если у вас есть некоторая задача для группы серверов, то вам необходимо выполнить ее на каждом сервере. Например, при редактировании шаблона мониторинга потребуется обновить мониторы на каждом сервере, использующем этот шаблон. Вы можете поставить сообщение в очередь для каждого сервера и выполнять их одновременно в виде небольших операций.

Это обработка финансовых транзакций, бронирование авиабилетов, обновление записей о пациентах в сфере здравоохранения и так далее.

Сложности использования и недостатки очередей сообщений: как с ними справляться

Несмотря на многочисленные преимущества очередей сообщений, самостоятельное их внедрение может оказаться довольно сложной задачей по нескольким причинам:

Хорошая новость в том, что многие облачные провайдеры сейчас предлагают очереди как сервис (MQ as a Service). Поэтому если у вас недостаточно ресурсов для самостоятельной настройки и поддержки очередей сообщений, то можно воспользоваться одним из готовых решений. Большинство из них включает автоматизацию настройки, масштабирование, диагностику ошибок и техническую поддержку, а также поддерживает строго однократную доставку в очередях FIFO.

В каких случаях очереди неэффективны

Конечно, очереди не являются универсальным средством для любых приложений. Рассмотрим варианты, когда очереди не будут самым эффективным решением:

Выбирая инструмент для будущего приложения, обязательно взвесьте все за и против. Не стоит использовать очереди сообщений для задач, которые могут быть решены другим, более простым в настройке и обслуживании способом. Но в тех случаях, когда запланирован переход на микросервисы и бизнес-логика допускает возможность асинхронной обработки, очереди сообщений могут стать лучшим выбором для повышения производительности и надежности вашего продукта.

Если вы заинтересованы в использовании очередей, но опасаетесь, что команда не справится с их конфигурированием и последующей поддержкой самостоятельно, всегда можно воспользоваться одним из Managed-решений, представленных на рынке.

Источник

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *