transport

NATS

NATS是由CloudFoundry的架构师Derek开发的一个开源的、轻量级、高性能的，支持发布、订阅机制的分布式消息队列系统。它的核心基于EventMachine开发，代码量不多，可以下载下来慢慢研究。其核心原理就是基于消息发布订阅机制。每个台服务 器上的每个模块会根据自己的消息类别，向MessageBus发布多个消息主题；而同时也向自己需要交互的模块，按照需要的信息内容的消息主题订阅消息。 NATS原来是使用Ruby编写，可以实现每秒150k消息，后来使用Go语言重写，能够达到每秒8-11百万个消息，整个程序很小只有3M Docker image，它不支持持久化消息，如果你离线，你就不能获得消息。

NATS适合云基础设施的消息通信系统、IoT设备消息通信和微服务架构。Apcera团队负责维护NATS服务器（Golang语言开发）和客户端（包括Go、Python、Ruby、Node.js、Elixir、Java、Nginx、C和C#），开源社区也贡献了一些客户端库，包括Rust、PHP、Lua等语言的库。目前已经采用了NATS系统的公司有：爱立信、HTC、百度、西门子、VMware。

NATS的设计目标

NATS的设计原则是：高性能、可伸缩能力、易于使用，基于这些原则，NATS的设计目标包括：

1. 高性能（fast）
2. 一直可用（dial tone）
3. 极度轻量级（small footprint）
4. 最多交付一次（fire and forget，消息发送后不管）
5. 支持多种消息通信模型和用例场景（flexible）

NATS应用场景

NATS理想的使用场景有：

1. 寻址、发现
2. 命令和控制（控制面板）
3. 负载均衡
4. 多路可伸缩能力
5. 定位透明
6. 容错

NATS设计哲学认为，高质量的QoS应该在客户端构建，故只建立了请求-应答，不提供：

1. 持久化
2. 事务处理
3. 增强的交付模式
4. 企业级队列

消息模式

支持3种消息模式：

• Publish/Subscribe
• Request/Reply
• Queueing

Publish/Subscribe

Publish/Subscribe是一对多的消息模型。Publisher往一个主题上发送消息，任何订阅了此主题的Subscriber都可以接收到该主题的消息。

服务质量指标：

• 至多发一次

NATS系统是一种“发送后不管”的消息通信系统。往某主题上发送时，如果没有subscriber，或者所有subscriber不在线，则该消息不会给处理。如果需要更高的QoS，可以使用NATS Streaming，或者在客户端中增加可靠性。

• 至少发一次(NATS Streaming)

提供更高的的QoS，但是会付出降低吞吐率和增加延迟的代价。

Request/Reply

publisher往主题中发布一个带预期响应的消息，subscriber执行请求调用，并返回最先的响应。 支持两种请求-响应消息通信模式：

• 点对点：最快、最先的响应。
• 一对多：可以限制Requestor收到的应答数量。

Queueing

subscriber注册的时候，需指定一个队列名。指定相同队列名的subscriber，形成一个队列组。当主题收到消息后，订阅了此主题的队列组，会自动选择一个成员来接收消息。尽管队列组有多个subscriber，但每条消息只能被组中的一个subscriber接收。

NATS Protocol

NATS连接协议是一个简单的、基于文本的发布/订阅风格的协议。与传统的二进制消息格式的消息通信系统不同，基于文本的NATS协议，使得客户端实现很简单，可以方便地选择多种编程语言或脚本语言来实现。

协议约定

主题

大小写敏感，必须是不能包含空格的非空字符串，可以包含标志分隔符”.”。

通配符

订阅主题中可以使用通配符，但是通配符必须被标识分隔。支持两种通配符：

星号*：匹配任意层级中的任意标记，如A.*. 大于号>：匹配所有当前层级之后的标记，如A.>

新行

CR+LF（即\r\n，0X0D0A）作为协议消息的终止。新行还用于标记PUB或MSG协议中消息的实际有效负载的开始。

协议操作

操作名是大小写不敏感的。详细的操作，参考NATS Protocol

Client操作之后，Server都会给出相应的信息。

• +OK：Server响应正确。
• -Err：协议错误，将导致Client断开连接。

Docker部署开发环境

docker pull bitnami/nats:latest
docker pull bitnami/nats-exporter:latest

docker run -itd \
    --name nats-server \
    --p 4222:4222 \
    --p 6222:6222 \
    --p 8000:8222 \
    -e NATS_HTTP_PORT_NUMBER=8222 \
    bitnami/nats:latest

管理后台: https://127.0.0.1:8000