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O que é message broker? Como o uso de mensageria pode contribuir em seu projeto

O que são Message Brokers?

Message brokers são componentes de software que facilitam a troca de mensagens entre diferentes sistemas, aplicativos ou componentes dentro de um sistema distribuído. Eles atuam como intermediários, permitindo que produtores de mensagens enviem informações para um local centralizado e que consumidores de mensagens recebam essas informações conforme necessário.

Por que utilizar Message Brokers?

Existem várias razões pelas quais o uso de um message broker, como Kafka ou RabbitMQ, é benéfico, principalmente, em sistemas distribuídos:

  • Desacoplamento: Os message brokers promovem o desacoplamento entre os sistemas produtores e consumidores de mensagens. Isso significa que os produtores não precisam conhecer os detalhes sobre quem (ou quantos) está consumindo as mensagens, e vice-versa. Isso facilita a evolução e manutenção dos sistemas, já que as mudanças em um componente não afetam diretamente os outros;
  • Escalabilidade: Os message brokers são altamente escaláveis e podem lidar com grandes volumes de mensagens. Eles podem ser dimensionados horizontalmente, adicionando mais nós conforme necessário para atender à demanda crescente. Isso é crucial em sistemas que precisam lidar com picos de carga ou volumes de dados em constante crescimento;
  • Tolerância a Falhas: Muitos message brokers oferecem mecanismos para garantir a disponibilidade contínua, mesmo em caso de falhas. Eles podem replicar dados e distribuir cargas entre vários nós para garantir que o sistema permaneça operacional, mesmo em cenários de falha de hardware ou rede;
  • Garantias de Entrega: Alguns message brokers oferecem garantias de entrega de mensagens, garantindo que as mensagens sejam entregues com sucesso aos consumidores. Isso é crucial em muitos cenários de negócios onde a perda de dados não é aceitável;
  • Transformação e Roteamento de Mensagens: Os message brokers podem facilitar a transformação e o roteamento de mensagens entre diferentes sistemas e aplicativos. Eles podem aplicar regras de roteamento complexas para garantir que as mensagens sejam entregues aos consumidores corretos com base em critérios específicos;
  • Padronização: O uso de um message broker pode ajudar a padronizar a comunicação entre diferentes componentes de um sistema distribuído. Isso torna mais fácil para os desenvolvedores entenderem e manterem o sistema ao longo do tempo;
  • Suporte a Diferentes Modelos de Mensagens: Message brokers geralmente oferecem suporte a diferentes modelos de mensagens, como pub/sub (publicação/assinatura), filas de trabalho, roteamento direto, entre outros. Isso permite que os desenvolvedores escolham o modelo mais adequado para suas necessidades específicas.

Em resumo, o uso de um message broker pode trazer muitos benefícios em sistemas distribuídos, incluindo desacoplamento, escalabilidade, tolerância a falhas, garantias de entrega e suporte a diferentes modelos de mensagens. Esses benefícios ajudam a construir sistemas robustos, flexíveis e de alto desempenho.

Como o message broker funciona?

O funcionamento de um message broker pode variar dependendo do sistema específico, mas geralmente segue um conjunto de etapas básicas:

  • Publicação de Mensagens (Produção):
    ◦ Produtores ou aplicações que desejam enviar mensagens para outros sistemas ou componentes enviam essas mensagens para o message broker.
    ◦ As mensagens podem conter dados, eventos, comandos, ou qualquer tipo de informação que precise ser compartilhada entre diferentes partes do sistema distribuído.
  • Armazenamento Temporário (Opcional):
    ◦ Em alguns casos, o message broker pode armazenar temporariamente as mensagens antes de serem entregues aos consumidores.
    ◦ Isso pode ser feito em filas ou em tópicos, dependendo do modelo de mensagens usado pelo message broker.

  • Roteamento de Mensagens:
    O message broker é responsável por rotear as mensagens para os consumidores corretos.
    ◦ Isso pode envolver aplicar regras de roteamento com base em critérios como o destino da mensagem, tipo de mensagem, ou qualquer outra propriedade relevante.
  • Entrega de Mensagens (Consumo):
    ◦ Os consumidores ou aplicações que desejam receber mensagens se inscrevem nos tópicos ou filas relevantes no message broker.
    ◦ O message broker entrega as mensagens aos consumidores conforme elas chegam.
  • Confirmação de Recebimento (Opcional):
    ◦ Em alguns casos, os consumidores podem enviar uma confirmação de recebimento de volta para o message broker após processarem com sucesso uma mensagem.
    ◦ Isso pode ser usado para garantir que as mensagens sejam processadas com sucesso e evitar perda de dados.
  • Gerenciamento de Filas e Tópicos:
    ◦ O message broker é responsável por gerenciar a criação, exclusão e configuração de filas e tópicos conforme necessário.
    ◦ Isso pode incluir a distribuição de carga entre diferentes nós do message broker e a replicação de dados para garantir a disponibilidade e tolerância a falhas.
  • Monitoramento e Manutenção:
    ◦ O message broker geralmente fornece ferramentas para monitorar o estado do sistema, incluindo métricas de desempenho, utilização de recursos e erros.
    ◦ Os administradores do sistema podem usar essas ferramentas para diagnosticar problemas, otimizar o desempenho e realizar manutenção preventiva.

Em resumo, um message broker atua como um intermediário entre produtores e consumidores de mensagens, facilitando a comunicação assíncrona e desacoplada entre diferentes partes de um sistema distribuído. Ele gerencia o roteamento, armazenamento temporário e entrega de mensagens, garantindo confiabilidade, escalabilidade e flexibilidade no sistema.

Principais desafios para utilização de message broker

Embora os message brokers ofereçam uma série de benefícios para sistemas distribuídos, também existem algumas desvantagens que podem ser consideradas ao decidir sua utilização. Aqui estão algumas das desvantagens em utilizar um message broker:

  • Complexidade Adicional: Introduzir um message broker em um sistema pode adicionar complexidade adicional à arquitetura. Isso inclui configurar, gerenciar e manter o message broker, além de lidar com aspectos como configuração de filas, tópicos, políticas de retenção e replicação de dados.
  • Overhead de Latência: Embora os message brokers sejam projetados para serem eficientes, introduzir um intermediário na comunicação entre produtores e consumidores pode adicionar um pequeno overhead de latência ao processamento das mensagens. Em cenários onde a latência é crítica, isso pode ser uma desvantagem.
  • Ponto Único de Falha: Dependendo da arquitetura e configuração do message broker, ele pode se tornar um ponto único de falha. Se o message broker falhar, pode resultar na interrupção da comunicação entre os sistemas produtores e consumidores, impactando a disponibilidade do sistema.
  • Custo de Infraestrutura e Manutenção: A implantação e manutenção de um message broker pode envolver custos adicionais, incluindo a infraestrutura necessária para suportar o message broker, licenciamento de software (em alguns casos) e recursos humanos para configurar, monitorar e manter o sistema.

Embora essas desvantagens devam ser consideradas ao decidir a utilização de um message broker, muitas vezes os benefícios superam os desafios, especialmente em sistemas distribuídos complexos onde a comunicação assíncrona e a escalabilidade são essenciais. Uma avaliação cuidadosa dos requisitos do sistema e uma implementação adequada podem ajudar a minimizar essas desvantagens e maximizar os benefícios do uso de um message broker.

Exemplos de message brokers

Existem vários softwares de message broker disponíveis, cada um com suas próprias características e casos de uso. Abaixo, vou fornecer um resumo dos três principais: Apache Kafka, RabbitMQ e ActiveMQ.

Apache Kafka:
  • Visão Geral: Apache Kafka é uma plataforma de streaming distribuída que é usada para construir pipelines de dados em tempo real e aplicativos de streaming.
  • Características Principais:
    ◦ Modelo de Publicação/Assinatura:
    Kafka utiliza um modelo de tópicos onde os produtores publicam mensagens em tópicos e os consumidores se inscrevem para receber mensagens de tópicos específicos.
    ◦ Escalabilidade:
    Kafka é altamente escalável e pode lidar com grandes volumes de dados e fluxos de eventos em tempo real.
    ◦ Tolerância a Falhas:
    Kafka é projetado para ser altamente tolerante a falhas, com replicação de dados e failover automático.
    ◦ Retenção de Mensagens:
    Kafka mantém as mensagens por um período de tempo configurável, permitindo que os consumidores acessem dados históricos.
  • Casos de Uso:
    Streaming em tempo real
    ◦ Ingestão de dados
    ◦ Análise de dados em tempo real
    ◦ Log de evento
RabbitMQ:
  • Visão Geral: RabbitMQ é um message broker de código aberto que implementa o protocolo Advanced Message Queuing Protocol (AMQP).
  • Características Principais:
    Modelo de Filas e Trocas:
    RabbitMQ usa um modelo de filas onde os produtores enviam mensagens para filas e os consumidores as recebem.
    Flexibilidade:
    RabbitMQ oferece suporte a uma variedade de padrões de mensagens, incluindo pub/sub, roteamento direto e filas de trabalho.
    Garantias de Entrega:
    RabbitMQ oferece garantias de entrega de mensagens, garantindo que as mensagens sejam entregues com sucesso aos consumidores.
    Integração:
    RabbitMQ pode ser facilmente integrado com várias linguagens de programação e frameworks.
  • Casos de Uso:
    Integração de sistemas legados
    ◦ Processamento de mensagens assíncrono
    ◦ Balanceamento de carga
    ◦ Filas de trabalho
Apache ActiveMQ:
  •  Visão Geral: Apache ActiveMQ é uma implementação do protocolo JMS (Java Message Service) e fornece uma solução de mensagens para aplicações Java.
  • Características Principais:
    ◦ Implementação JMS:
    ActiveMQ implementa o padrão JMS, permitindo que as aplicações Java se comuniquem assincronamente.
    ◦ Suporte a Diversos Protocolos:
    Além do protocolo JMS, ActiveMQ suporta vários outros protocolos de mensagens, como STOMP, MQTT e AMQP.
    ◦ Clustering:
    ActiveMQ oferece suporte a clustering para alta disponibilidade e escalabilidade.
    ◦ Recursos Avançados:
    ActiveMQ oferece uma variedade de recursos avançados, como filtragem de mensagens, transações e filas persistente.
  • Casos de Uso:
    Integração de sistemas Java
    ◦ Comunicação assíncrona em aplicações Java
    ◦ Troca de mensagens entre sistemas heterogêneosEsses são apenas três dos principais softwares de message broker disponíveis, cada um com suas próprias características e casos de uso. A escolha do software adequado depende dos requisitos específicos do projeto, como escalabilidade, integração, garantias de entrega e compatibilidade com linguagens de programação específicas.

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