Брокер сообщений: что это такое и как выстроить надежный обмен данными между приложениями

Современные IT-системы часто включают множество приложений, работающих на различных платформах. В условиях роста микросервисов и событийных архитектур взаимодействие между ними становится сложнее. Традиционные способы обмена данными, такие как API-вызовы или точечные интеграции, не всегда справляются с задачей, особенно когда система быстро меняется и масштабируется. Поэтому для «общения» систем компании все чаще выбирают брокеры сообщений.

В этой статье объясним, что это за технология, как она работает и как ее внедрение может улучшить интеграцию в сложных корпоративных системах.

Что такое брокер сообщений

Брокер сообщений (message broker) в IT – это программный инструмент, который служит посредником в обмене данными между различными сервисами или приложениями, обеспечивая их взаимодействие и эффективную передачу информации. Брокер маршрутизирует сообщения на основе заданных критериев и может преобразовывать их формат или протокол. Например, он может конвертировать сообщение из формата HTTP в JMS, обеспечивая совместимость разных систем.

Основная функция брокера сообщений – это поддержка модели «издатель-подписчик» (Pub/Sub). В этой модели сообщения публикуются в определенные темы (topics), и все подписчики на эти темы получают нужные данные. Также возможна работа с очередями, что позволяет контролировать последовательность доставки сообщений. Такой подход помогает упростить взаимодействие между компонентами распределенной системы, снижая связанность и повышая гибкость архитектуры.

Отличие от прямых API-вызовов и point-to-point интеграций

В данной таблице представлены ключевые различия между брокерами сообщений, API-вызовами и point-to-point интеграциями, которые используются для организации взаимодействия между системами.

Роль брокера сообщений в корпоративных системах

Брокеры сообщений необходимы, когда прямое взаимодействие между компонентами системы не справляется с нагрузкой или слишком сильно их связывает. Рассмотрим некоторые сценарии.

Асинхронная передача данных

В отличие от обычных синхронных API-вызовов, где сервисы ждут ответ, брокеры сообщений позволяют передавать данные без задержек. Это ускоряет процессы, так как системы могут продолжать работу, не останавливаясь на ожидании ответа.

Например, система может отправить уведомление о заказе и сразу же перейти к другим задачам, не задерживаясь на подтверждении.

Минимизация зависимости между системами

В традиционных системах компоненты сильно зависят друг от друга. Если один сервис выходит из строя, это влияет на работу остальных.

Брокер сообщений решает эту проблему, обеспечивая хранение сообщений в очереди, пока сервис не восстановится, позволяя остальным частям системы продолжать функционирование.

Гибкость и защита от сбоев

При росте бизнеса и увеличении объемов данных брокеры сообщений дают возможность добавить новые сервисы для распределения нагрузки и масштабирования системы. Кроме того, они защищают от сбоев, обеспечивая сохранение сообщений в очереди, если один из сервисов временно выходит из строя.

Например, если сервис обработки платежей перегружен, брокер может перенаправить сообщения на другой экземпляр, обеспечивая бесперебойную работу.

Управление пиковыми нагрузками

В периоды повышенной активности, такие как запуск новых продуктов, рекламные кампании или резкое увеличение числа пользователей, брокер сообщений помогает системе справляться с большими объемами запросов.

Он временно сохраняет данные в очереди, позволяя сервисам обрабатывать их по мере готовности. Очереди могут быть настроены для последовательной обработки сообщений или с учетом приоритетов

Интеграция legacy и новых сервисов

Многие компании работают с устаревшими системами, у которых нет современных API или ресурсов для работы в реальном времени. Брокер позволяет таким legacy-сервисам взаимодействовать с новыми компонентами, переводя их сообщения в общий поток.

Старые сервисы могут публиковать события в брокер, а новые сервисы – подписываться и обрабатывать их, не требуя прямого подключения к каждому компоненту. Такой подход помогает постепенно модернизировать IT-ландшафт без больших рисков и затрат.

Основные паттерны обмена сообщениями

Обмен сообщениями между сервисами может быть организован разными способами в зависимости от потребностей системы. Рассмотрим несколько основных паттернов.

Publish/Subscribe

Издатели отправляют сообщения, а подписчики выбирают темы, на которые хотят получать уведомления. Когда издатель публикует сообщение в тему, оно автоматически отправляется всем подписчикам этой темы. Подписчики получают информацию только по выбранным ими темам. Брокер сообщений организует процесс передачи данных, отслеживает подписки и управляет темами или каналами сообщений. Этот паттерн полезен, когда нужно передавать информацию большому числу сервисов одновременно.

Пример: система уведомлений, где один сервис отправляет сообщение о событии (например, обновление статуса заказа), а подписчики – различные сервисы (например, уведомления, аналитика, отчеты) обрабатывают эту информацию.

Queue-based messaging

При этом подходе сообщения сохраняются в очереди, и сервисы обрабатывают их, когда они готовы. Это помогает сбалансировать нагрузку между получателями и эффективно управлять ее пиками. Такой метод хорошо подходит для асинхронных систем, где не требуется мгновенный отклик при обработке сообщений.

Пример: система мониторинга, где сервис отправляет уведомление о неисправности, а другие сервисы (например, техническая поддержка, ремонт) обрабатывают это сообщение.

Event-driven architecture

Событие фиксирует изменение в системе, после чего оно передается через брокера в поток данных или канал, и потребители обрабатывают его по своей логике.

Брокер сообщений обеспечивает хранение и маршрутизацию событий. В отличие от схемы запрос-ответ, основанной на блокировке, событийная архитектура использует неблокирующую передачу сообщений. Это снижает зависимость компонентов системы и упрощает масштабирование без простоев.

Этот подход используется в системах, где компоненты реагируют на события, например, в электронной коммерции, на финансовых рынках и в потоковой аналитике.

Пример: система обработки платежей, где успешная транзакция вызывает обновление баланса и отправку уведомлений.

Request/Reply

Отправитель отправляет запрос в один канал, и когда потребитель завершает обработку, он отправляет ответ в другой канал, на который подписан исходный сервис. Это синхронная модель, подходящая для тех случаев, когда необходим быстрый отклик и взаимодействие в реальном времени.

Пример: процесс авторизации в онлайн-банке, где система проверяет данные пользователя и подтверждает или отклоняет доступ.

Streaming

События записываются в лог, и потребители могут извлекать их с любого места в потоке. Брокер сообщений отправляет данные в канал или поток, после чего заинтересованные пользователи могут читать их и применять свою логику обработки. Потоковые очереди позволяют нескольким потребителям одновременно получать одно и то же сообщение, а также повторно извлекать сообщения.

Этот подход используется в потоковой обработке данных, для аналитики и асинхронной интеграции приложений, когда данные должны храниться долго и быть доступными для нескольких групп потребителей одновременно.

Пример: стриминговые платформы для видео или аудио, где данные передаются пользователю без задержек.

Распространенные решения для обмена сообщениями

Существует несколько популярных брокеров сообщений, каждый из которых обладает уникальными характеристиками и подходит для различных сценариев использования. Перечислим основные решения: Digital Q.Messagebroker от Диасофт (входит в единую экосистему микросервисной разработки low-code Digital Q), Apache Kafka, RabbitMQ, ActivMQ. Также на рынке есть ряд облачных брокеров, например, Yandex Message Queue и SberCloud Event Streaming, которые позволяют выстраивать обмен данными без развертывания собственной инфраструктуры.

Выбор того или иного брокера зависит от вашей корпоративной инфраструктуры, необходимости масштабирования, требованиями к безопасности и других особенностей, которые мы разберем далее.

Ключевые критерии выбора брокера сообщений

При выборе брокера сообщений для IT-инфраструктуры корпоративной системы важно учитывать несколько ключевых критериев, которые напрямую влияют на эффективность и надежность работы всей инфраструктуры.

Производительность и задержка

При выборе брокера важно учитывать его способность быстро обрабатывать большие потоки сообщений и минимизировать задержки. Для систем с высокими требованиями к скорости или систем, работающих в реальном времени, важно, чтобы брокер мог справляться с большой нагрузкой без замедлений.

Останавливайтесь на решении с низкой задержкой и возможностью масштабирования по мере роста объемов данных.

Надежность и гарантии доставки

Брокер должен обеспечивать надежную доставку сообщений, даже в случае сбоя в системе или сети.

Убедитесь, что он поддерживает функции подтверждения доставки и сохраняет данные в случае ошибок. Это поможет предотвратить потерю важной информации и минимизировать риски для бизнес-процессов.

Масштабируемость

Проверьте, как брокер справляется с увеличением объема данных.

Выбирайте решение с возможностью горизонтального масштабирования, чтобы при росте бизнеса можно было без проблем добавить новые ресурсы, не влияя на производительность системы.

Безопасность и контроль доступа

Безопасность данных – неоспоримый приоритет. Выбирайте брокер, который поддерживает шифрование и аутентификацию, чтобы данные не попали в чужие руки.

Также важно наличие детализированных настроек доступа, чтобы только авторизованные пользователи могли взаимодействовать с системой.

Поддержка транзакций

Если в вашей системе критична консистентность данных (например, в финансовых приложениях), убедитесь, что брокер поддерживает транзакции.

Это позволит гарантировать атомарность операций, снижая риски потери данных и ошибок.

Совместимость с корпоративным IT-ландшафтом

Выбирайте брокер, который легко интегрируется с существующими системами и поддерживает стандартные протоколы и API.

Это обеспечит бесшовную работу всей инфраструктуры и сократит время настройки и обслуживания.

Эксплуатация и мониторинг

Для комфортного управления системой убедитесь, что брокер предлагает удобные инструменты мониторинга.

Наличие панели управления для отслеживания состояния очередей и аналитики позволит вам быстро выявлять, устранять проблемы и оптимизировать производительность системы.

Типичные ошибки при внедрении брокера сообщений

В процессе внедрения брокера сообщений компании часто сталкиваются с рядом типичных ошибок, которые могут привести к неэффективной работе системы.

Использование брокера как «волшебной таблетки»

Брокер – это всего лишь один элемент системы, который помогает решить задачу обмена сообщениями. Он не решает проблемы, связанные с архитектурой, безопасностью или бизнес-логикой.

Без правильной организации работы других компонентов системы, например, API, баз данных или процессов, брокер может не дать желаемого результата.

Отсутствие архитектурных стандартов

Если в организации нет четко прописанных архитектурных стандартов для настройки брокера сообщений, это может привести к хаосу в системе. Без четких правил для использования очередей, топиков и маршрутов сообщений могут возникнуть несогласованность и сложности в дальнейшем обслуживании системы.

Важно заранее определить, какие протоколы и стандарты будут использоваться и как будет осуществляться взаимодействие между компонентами.

Хаотичные топики и очереди

При неправильной настройке топиков и очередей могут возникнуть проблемы с производительностью и управляемостью системы.

Если топики и очереди организованы неправильно, могут возникнуть трудности в поиске нужных данных и скорости обработки сообщений.

Отсутствие централизованного управления интеграцией

Если в системе нет централизованного управления интеграцией, становится трудно отслеживать, как данные передаются между различными сервисами. Без такого контроля могут возникать ошибки в обмене данными, а также проблемы с безопасностью и мониторингом.

Важно внедрить инструменты, которые позволяют централизованно управлять всем процессом обмена сообщениями, контролировать его и отслеживать ошибки.

Игнорирование ИБ и регуляторных требований

Игнорирование вопросов информационной безопасности (ИБ) и соблюдения регуляторных стандартов при внедрении брокера сообщений может иметь серьезные последствия.

Например, при передаче конфиденциальных данных необходимо обеспечить их шифрование и защиту от несанкционированного доступа. Невнимание к этим аспектам может привести к утечкам данных, юридическим рискам и потере доверия со стороны клиентов.

Брокер сообщений как часть интеграционной платформы

Хотя брокер сообщений решает задачу обмена данными, он не охватывает все аспекты интеграции. Брокер помогает организовать асинхронное взаимодействие, управлять потоками данных и повышать отказоустойчивость систем.

Однако для обеспечения согласованности данных, управления бизнес-процессами и мониторинга необходимо использовать дополнительные компоненты, такие как API Management, Data Integration, BPM. Например, брокер не может самостоятельно управлять взаимодействием между различными протоколами и системами или контролировать выполнение бизнес-логики.

Роль ESB/iPaaS/integration platform

Для того чтобы интеграция была эффективной, нужна более комплексная платформа. ESB (Enterprise Service Bus), iPaaS (Integration Platform as a Service) и другие интеграционные платформы обеспечивают более широкую функциональность.

ESB помогает интегрировать разные системы, управлять их взаимодействием, обеспечивать централизованное управление обменом сообщениями и обработкой данных.

iPaaS предоставляет облачные решения для интеграции, позволяя быстро подключать и масштабировать системы без необходимости создавать сложную инфраструктуру.

Эти системы включают расширенные возможности, которые выходят за рамки стандартного обмена сообщениями, такие как управление очередями, аналитика данных, поддержка различных протоколов и стандартов, а также мониторинг процессов.

Связь с API Management, BPM, Data, CI/CD

Интеграционная платформа должна быть связана с другими системами для обеспечения полного цикла обмена данными и управления бизнес-процессами. API Management помогает централизованно управлять API, контролировать доступ и обеспечивать безопасность. Системы BPM (Business Process Management) позволяют моделировать и автоматизировать бизнес-процессы, что важно для организации правильного потока данных между сервисами.

Платформа интеграции также должна быть тесно связана с обработкой данных (Data) и процессами CI/CD (Continuous Integration/Continuous Deployment). Обработка данных включает в себя интеграцию с хранилищами данных, анализ и обработку информации в реальном времени. CI/CD гарантирует, что обновления и изменения в системе внедряются непрерывно, а тестирование и развертывание происходят быстро и без сбоев.

Промышленный платформенный подход

Для того чтобы интеграция была успешной и масштабируемой, необходимо подходить к ней с использованием экосистемного подхода. Промышленная интеграционная платформа включает в себя не только брокер сообщений, но и другие необходимые компоненты. Такой подход позволяет не только интегрировать различные сервисы, но и управлять их жизненным циклом, повышать производительность и обеспечивать безопасность.

Пример такой платформы – экосистема Digital Q от компании «Диасофт». Она предоставляет комплексное решение для интеграции корпоративных систем, обеспечивая гибкость, масштабируемость и высокую степень автоматизации.

В рамках этого подхода брокер сообщений играет ключевую роль, но он интегрируется с другими компонентами системы для создания эффективной, надежной и безопасной инфраструктуры.

Когда компании нужен промышленный уровень интеграции

Промышленный уровень интеграции необходим компаниям, которые работают с большими объемами данных, множеством сервисов и приложений. В таких организациях стандартные методы интеграции могут быть недостаточны для обеспечения стабильности и масштабируемости системы. Рассмотрим основные сценарии, когда требуется промышленная интеграция.

Крупные организации

В крупных компаниях с множеством систем и сервисов важно обеспечить их надежную и бесперебойную работу. Интеграция всех компонентов в единую экосистему упрощает управление, повышает эффективность и минимизирует ошибки, связанные с вручную настроенными соединениями.

Платформы для промышленной интеграции позволяют компании гибко адаптировать свои IT-системы к меняющимся требованиям и обеспечивать их масштабируемость.

Финансовый сектор, госсектор

В финансовом и государственном секторах требования к безопасности, защите данных и соблюдению регуляторных стандартов особенно высоки. Эти отрасли часто работают с чувствительными данными, где каждое нарушение может повлечь за собой серьезные последствия.

Интеграционные платформы обеспечивают защиту данных, соответствие нормативным требованиям и возможность проведения аудита. Они также помогают поддерживать высокую степень прозрачности и отчетности, что критично в таких секторах.

Высокие требования к SLA, ИБ, аудиту

Для компаний, работающих в условиях строгих требований к SLA, важна не только скорость работы системы, но и ее надежность. Интеграция должна быть настроена так, чтобы минимизировать любые сбои и обеспечить максимальное время бесперебойной работы сервисов.

В таких системах особенно важны вопросы информационной безопасности и аудита. Интеграционные платформы помогают централизованно контролировать процессы, обеспечивать защиту данных и собирать полную информацию обо всех операциях в системе.

Масштабирование цифровых продуктов

Когда компания растет, расширяя пул и функции своих цифровых продуктов, масштабирование становится необходимостью. Интеграция всех новых сервисов в единую систему помогает эффективно управлять ростом бизнеса.

Промышленные решения для интеграции позволяют автоматизировать процессы, ускорить внедрение новых продуктов и улучшить взаимодействие между различными компонентами системы. Это особенно важно для компаний, стремящихся к быстрому росту и повышению своей конкурентоспособности.

Заключение

Брокер сообщений играет важную роль в обмене данными между приложениями и сервисами. Он решает задачи асинхронного взаимодействия, управления потоками данных и отказоустойчивости систем. Однако он лишь часть архитектуры, которая решает задачи обмена данными, но не охватывает все аспекты интеграции.

Для создания надежной и масштабируемой системы важен комплексный подход. Он включает в себя не только брокер сообщений, но и другие элементы: управление API, системы обработки данных, бизнес-процессы и инструменты для автоматизации. Все эти компоненты должны работать вместе, чтобы система была производительной, безопасной и гибкой.

Комплексный подход с более, чем 30 платформами в составе экосистемы Digital Q предлагает Диасофт. Это помогает в единой экосистеме эффективно управлять данными, снижать риски и улучшать процессы. Правильные инструменты и технологии позволяют строить устойчивую систему, которая будет расти и меняться вместе с бизнесом.

Читать похожие материалы:

Все о системной интеграции цифровых решений

Что такое API и почему он так важен для разработчиков и бизнеса

Как ускорить выпуск приложений: автоматизация процессов CI/CD в крупной компании

ActiveMQ Artemis vs Apache Kafka: как выбрать брокер?

Современное цифровое производство: основы, этапы, проблемы. Архитектура и концепция цифрового подхода к разработке ПО

Заказная разработка ПО: создание идеального IT-решения для вашего бизнеса