用 Go 写一个简单消息队列（一）：定义消息和基础工具

与昊与昊 - 2023-03-17 02:42:22

概述

消息队列相信大家都不陌生，平时在一些需要解耦、高并发的场景下经常能看见它们的身影，Kafka、RabbitMQ 这些常用的消息队列现在甚至已经成为后端程序员的必需技能了。那么一个消息队列的基础功能有哪些，是如何实现的？现在我们就用 Go 语言来实现一个简单的单机版消息队列，借以了解消息队列的原理。

这个消息队列的实现参考了 Go 语言中最受欢迎的消息队列 nsq 的实现，取名就叫 smq （simple message queue），代码已经上传到 Github 上：https://github.com/yhao1206/SMQ。为了尽可能简洁明了，这个消息队列的功能都很基础。由于时间紧迫，加上本人也是 Go 语言的菜鸟，水平有限，有什么错误或是建议，欢迎一起讨论。

主要组件topic：一个 topic 就是程序发布消息的一个逻辑键，当程序第一次发布消息时就会创建 topic。channel：channel 与消费者相关，每当一个发布者发送一条消息到一个 topic，消息会被复制到 topic 下面所有的 channel 上，消费者通过 channel 读取消息。同一个 channel 可以由多个消费者同时连接，以达到负载均衡的效果。message：s消息是数据流的抽象，消费者可以选择结束消息，表明它们已被正常处理，或者重新将它们排队待到后面再进行处理。smqd：smqd 是一个守护进程，负责接收，排队，投递消息给客户端。

topic、channel、consumer 之间的关系可以参考下图：

话不多说，让我们直入主题，首先第一步就是定义消息。

消息

我们定义的消息就是普通的字节数组，前 16 位是 uuid，用作消息的唯一标识，后面完成和重排消息时需要用到。后面就是消息本身的内容，还提供了几个导出的封装方法。

message.go

package message

type Message struct {
    data []byte
}

func NewMessage(data []byte) *Message {
    return &Message{
        data: data,
    }
}

func (m *Message) Uuid() []byte {
    return m.data[:16]
}

func (m *Message) Body() []byte {
    return m.data[16:]
}

func (m *Message) Data() []byte {
    return m.data
}

工具库

消息体需要 uuid 作为唯一标识，那么我们需要一个 uuid 生成器，我们直接使用一个工厂，不断地朝一个 chan 中写入uuid，代码如下：

uuid.go

package util

import (
    "crypto/rand"
    "fmt"
    "io"
    "log"
)

var UuidChan = make(chan []byte, 1000)

func UuidFactory() {
    for {
        UuidChan <- uuid()
    }
}

func uuid() []byte {
    b := make([]byte, 16)
    _, err := io.ReadFull(rand.Reader, b)
    if err != nil {
        log.Fatal(err)
    }
    return b
}

func UuidToStr(b []byte) string {
    return fmt.Sprintf("%x-%x-%x-%x-%x", b[:4], b[4:6], b[6:8], b[8:10], b[10:])
}

另外，由于 channel 和 topic 的实现中需要大量使用 Go 语言中的管道，甚至需要两个 goroutine 之间通过同一个管道来传递信息，多以我们事先定义好一个结构体方便后续 goroutine 之间通信：

chan_req.go

package util

type ChanReq struct {
    Variable interface{}
    RetChan  chan interface{}
}

type ChanRet struct {
    Err      error
    Variable interface{}
}

由于本文只是开篇，内容比较简单，只是一些“地基”，不过我们后续会在这块地基上添砖加瓦，完成一个可用的消息队列。

项目地址：https://github.com/yhao1206/SMQ
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