Hoje em dia, as aplicações tornam-se cada vez mais complexas, exigindo que os desenvolvedores lidem constantemente com processos que consomem muito tempo e recursos computacionais.
A comunicação entre diferentes serviços e o processamento de grandes volumes de dados são apenas alguns dos desafios diários enfrentados pelos programadores. Felizmente, novas tecnologias e ferramentas são criadas para simplificar estas dificuldades, e o *broker* de mensagens é uma delas.
Os *brokers* de mensagens permitem que as soluções em rede troquem mensagens e estabeleçam comunicação entre si. Vamos entender melhor esta tecnologia inovadora.
O que é um *Message Broker*?
Um *broker* de mensagens é uma ferramenta de software que facilita a transferência de mensagens entre serviços e aplicações, permitindo a comunicação e a troca de informações. Os *brokers* de mensagens atuam como um mecanismo de integração centralizado, essencial para suportar arquiteturas de nuvem híbrida, *serverless*, baseadas em microsserviços e nativas da nuvem.
O *Message Broker* alcança este objetivo transformando mensagens entre diferentes protocolos de mensagens. Isto possibilita que serviços interdependentes se comuniquem instantaneamente, independentemente de suas linguagens de programação distintas.
Como Funcionam os *Message Brokers*?
Os *brokers* de mensagens são capazes de proteger, arquivar, encaminhar e enviar mensagens para os destinatários adequados. Eles funcionam como uma ponte entre várias aplicações, permitindo que os remetentes enviem mensagens sem a necessidade de conhecer a localização, o estado ou o número de destinatários.
Os *brokers* de mensagens geralmente utilizam um componente conhecido como fila de mensagens para garantir o armazenamento seguro e a entrega confiável das mensagens. A fila de mensagens armazena e organiza as mensagens até que as aplicações consumidoras possam processá-las. As mensagens são mantidas numa fila de mensagens na mesma ordem em que foram enviadas e permanecem lá até que a receção seja confirmada.
Para entender melhor como os *brokers* de mensagens executam suas tarefas, vamos analisar alguns de seus conceitos básicos:
- O Produtor é uma interface que se comunica diretamente com o *Message Broker* para enviar mensagens que serão distribuídas.
- Um Consumidor é uma entidade para a qual a mensagem é destinada e que solicita dados ao *broker* de mensagens. Também podem ser chamados de assinantes.
- Fila ou Tópico é um tipo de estrutura de dados usado pelos *brokers* de mensagens para armazenar mensagens. Podem ser comparados a pastas em um computador, operando segundo o princípio FIFO (First In First Out).
- Por último, temos o Exchanger, uma espécie de entidade lógica que gerencia as filas e cria agrupamentos de mensagens, possibilitando que os consumidores troquem mensagens.
A comunicação através da troca de mensagens utilizando *brokers* é feita com base em dois modelos distintos: mensagens ponto a ponto e mensagens de publicação/assinatura.
Sistema de mensagens ponto a ponto: Neste modelo de comunicação, o remetente e o destinatário de cada mensagem são associados de forma individual. Cada mensagem na fila é lida apenas uma vez e entregue a um único destinatário.
O modelo de mensagens ponto a ponto é utilizado em situações como gestão de folhas de pagamento e processamento de transações financeiras, onde é fundamental garantir que cada pagamento seja efetuado apenas uma vez. Se o consumidor estiver *offline*, o *message broker* armazena a mensagem na fila e a entrega mais tarde.
Mensagens de publicação/assinatura: Neste modelo de troca de mensagens, o produtor não sabe quem será o consumidor da mensagem. Ele envia mensagens sobre um determinado tópico e todos os aplicativos que se inscreveram naquele tópico recebem as mensagens publicadas.
O consumidor e o produtor têm um relacionamento um-para-muitos, e este modelo é utilizado em sistemas baseados em arquitetura orientada a eventos, onde as aplicações não têm dependências umas das outras.
Aqui está o ciclo de vida de uma transmissão de mensagem usando um *broker* de mensagens:
- O ciclo começa com o envio de mensagens para um ou vários destinos.
- Em seguida, as mensagens são convertidas para um formato diferente.
- As mensagens são divididas em partes menores, transmitidas ao consumidor, e as respostas são recolhidas e convertidas numa única mensagem para enviar de volta ao utilizador.
- Utiliza-se armazenamento de terceiros para adicionar ou guardar uma mensagem.
- Recolhem-se dados necessários através de serviços web.
- Envia-se respostas em caso de falha ou erro da mensagem.
- O modelo de publicação/assinatura é usado para encaminhar mensagens com base no conteúdo e no tópico.
Vantagens de Utilizar *Message Brokers*
Seguem as vantagens de utilizar *brokers* de mensagens em rede:
- O produtor e o consumidor podem trocar mensagens mesmo que um deles esteja *offline*. O *broker* de mensagens entregará a mensagem assim que o consumidor estiver ativo.
- Os *brokers* de mensagens garantem a entrega das mensagens em qualquer situação, e o mecanismo de confirmação informa o produtor sobre a entrega, o que torna esta tecnologia muito durável e persistente.
- O processamento assíncrono garante que tarefas que exigem muitos recursos do sistema sejam confiadas a processos diferentes. Isto acelera a aplicação e melhora a experiência do utilizador.
- Os *brokers* de mensagens reenviaram mensagens que não foram entregues devido a alguma falha. O reenvio é feito imediatamente ou mais tarde. Se as mensagens permanecerem por entregar após várias tentativas, serão redirecionadas para o produtor.
A seguir, apresentamos uma lista dos *brokers* de mensagens mais populares que pode escolher para simplificar a comunicação entre as aplicações modernas.
Memphis
Memphis é um *broker* de mensagens de código aberto, projetado para que os desenvolvedores o utilizem em situações de *streaming* dentro da aplicação. Ele pode ser facilmente implantado e dimensiona as aplicações orientadas a dados em poucos segundos.
Os desenvolvedores asseguram que os utilizadores podem tirar partido dos benefícios oferecidos por outros *brokers* de mensagens e mais do Memphis. Este *broker* utiliza as funcionalidades do núcleo NATS para oferecer técnicas de otimização automática, gestão de esquemas, processamento *inline* e recursos de resolução de problemas.
Este *broker* de mensagens orientado pela comunidade apresenta uma interface amigável totalmente otimizada para oferecer um desempenho excepcional. O Memphis vem equipado com CLI e SDKs para Node.JS, Go, Python, Typescript e NestJS, permitindo que os desenvolvedores integrem as funcionalidades do *broker* na sua plataforma.
Oferece um recurso de fila de mensagens mortas com recursos de retransmissão automática de mensagens para notificar mensagens não processadas.
Principais características de Memphis:
- É executado no Kubernetes para oferecer suporte à abstração total do *hardware* para dimensionamento, atualização, reinicialização, etc.
- A resolução de problemas das mensagens não consumidas é facilitada pelo acesso à jornada de dados de cada mensagem.
- A interface de usuário intuitiva e CLI são úteis para os engenheiros de dados resolverem problemas em tempo real.
- Possui gestão de esquemas e capacidades de transformação *inline*.
RabbitMQ
Lançado em 2007, o RabbitMQ é um dos melhores *brokers* de mensagens, utilizado por milhares de usuários em todo o mundo. Escrito em linguagem de programação Erlang, é leve e pode ser instalado em configurações baseadas na nuvem e no local.
O RabbitMQ é confiável e intuitivo, e a sua interface amigável permite que as aplicações troquem mensagens e controlem facilmente o *broker*. Este poderoso *broker* de mensagens é compatível com várias plataformas de desenvolvimento e suporta diversos protocolos de mensagens. Pode ser facilmente implementado em configurações distribuídas e federadas para atender às necessidades de alta escala.
O *broker* de mensagens é interoperável e funciona em diversos sistemas operativos, plataformas baseadas na nuvem e ferramentas de desenvolvimento. As principais linguagens suportadas são Java, .NET, PHP, Python, JavaScript, Ruby e Go. Possui diversos recursos e suporta *plugins* que facilitam a integração e a interação com outros sistemas.
Sendo um *broker* de mensagens de código aberto, o RabbitMQ é totalmente gratuito. Uma versão comercial separada também está disponível por uma taxa de assinatura.
Apache Kafka
Temos também o Apache Kafka, um *broker* de mensagens robusto que oferece uma melhor taxa de transferência, particionamento integrado, replicação e tolerância a falhas do que outros *brokers*. O Kafka usa a técnica de sistema distribuído que utiliza o protocolo TCP para permitir a comunicação entre clientes e servidores.
Isto garante um desempenho rápido, tornando o Kafka uma solução ideal para atender às necessidades de comunicação de grandes aplicações de processamento de mensagens.
O Apache Kafka pode ser implementado em sistemas locais e baseados na nuvem, e funciona perfeitamente em *bare metal*, máquinas virtuais e contentores. É geralmente utilizado em situações onde é necessário isolar o processamento e os produtores de dados, armazenar em *buffer* as mensagens não entregues e em cenários semelhantes.
Este *broker* de mensagens de código aberto foi inicialmente criado para monitorizar as atividades de um *site* e armazenar grandes volumes de dados. A sua capacidade de armazenar grandes volumes de dados num *cluster* distribuído e tolerante a falhas torna-o a escolha perfeita para grandes empresas de tecnologia. O Kafka *Message Broker* pode gerir habilmente o *streaming* de eventos em tempo real, o *pipeline* e a reprodução de dados necessários em situações de operação rápida.
Apache ActiveMQ
Baseado em Java, o Apache ActiveMQ é um *broker* de mensagens de código aberto capaz de gerir a configuração e a manutenção em nome do utilizador, reduzindo a carga de trabalho.
Suporta todos os principais protocolos padrão usados na indústria e permite a integração perfeita com várias plataformas usando o popular protocolo AMQP.
Da mesma forma, o protocolo STOMP facilita a troca de mensagens entre as aplicações web através dos WebSockets, e o protocolo MQTT permite a troca de mensagens entre dispositivos IoT.
É compatível com várias plataformas e clientes de vários idiomas criados em diferentes linguagens, incluindo JavaScript, C, C++, Python, .Net, entre outros.
Oferece recursos avançados como agrupamento de mensagens, filas combinadas e *clustering*, entre outros. O ActiveMQ é flexível e versátil o suficiente para ser implementado rapidamente em diferentes casos de utilização de mensagens.
O ActiveMQ está disponível em duas variantes – o *broker* “clássico” e a versão avançada conhecida como Artemis.
O ActiveMQ clássico é construído sobre uma arquitetura conectável e é compatível com várias gerações de aplicações de mensagens. Por outro lado, o Artemis, a versão avançada do ActiveMQ, possui uma arquitetura *non-blocking* para fornecer o alto desempenho exigido pela nova geração de aplicações.
WSO2
O WSO2 é outro *broker* de mensagens que vale a pena considerar, criado com o objetivo de fornecer recursos de *broker* de mensagens em ambientes distribuídos.
Extremamente leve e fácil de utilizar, este *message broker* está equipado com um modo de disponibilidade contínua que garante alta disponibilidade e expande os servidores dentro do *cluster*, minimizando o risco de um único ponto de falha.
Esta tecnologia de código aberto gere de forma eficaz várias filas, subscritores e mensagens para facilitar o envio de mensagens persistentes.
O WSO2 suporta vários protocolos, incluindo o MQTT, um protocolo de rede máquina a máquina leve que oferece capacidades de mensagens corporativas em IoT.
Conecta dispositivos remotos com os *brokers*, permitindo comunicações máquina a máquina (M2M) que podem gerar dezenas de milhares de eventos simultâneos a cada segundo. O WSO2 funciona num modelo de implementação flexível, oferecendo a capacidade de executar um único nó para implementações em *cluster*.
As características notáveis do WSO2 são as seguintes:
- Suporta API JMS v1.0 e v1.1.
- Cumpre o conjunto de normas.
- Suporta o protocolo avançado de enfileiramento de mensagens (AMQP) v0.91 e o protocolo MQTT para todos os níveis de QoS e mensagens retidas.
- Suporta várias linguagens/plataformas, incluindo Java, .Net, C, C++, PHP, Ruby, Erlang, entre outras.
ZeroMQ
Finalmente, temos o ZeroMQ, um sofisticado *broker* de mensagens que oferece conexões de alta velocidade entre aplicações, independentemente do idioma e da plataforma em que são executadas.
Consiste em mecanismos de entrada e saída assíncrona que são inseridos em bibliotecas de mensagens e estabelece uma relação de muitos-para-muitos entre o remetente e o destinatário.
Transmite mensagens de uma aplicação para outra através de WebSockets, usando vários canais de transporte, como *in-process*, entre processos, TCP, *multicast*, TIPC, IPC e UDP.
O ZeroMQ vem equipado com todas as funcionalidades presentes num sistema de mensagens distribuído padrão e envia mensagens através de *sockets* interconectados, que podem ser organizados em diferentes padrões, como publicação/subscrição, pedido/resposta, distribuição de tarefas e *fan-out*.
O ZeroMQ permite um alto grau de personalização para atender às exigências específicas de diferentes casos de uso e suporta diversos padrões de mensagens e implementações de linguagem.
É compatível com diversas linguagens de programação, destacando-se C, C++, C#, Java, Python, Ruby e Perl.
O *broker* de mensagens é extremamente rápido, de código aberto e possui uma biblioteca de mensagens leve que ajuda a obter um desempenho excepcional, mesmo com mecanismos de entrada e saída assíncronos.
Resumindo
Portanto, agora temos uma ideia clara de como a implementação de *brokers* de mensagens no sistema pode melhorar significativamente a arquitetura geral de comunicação. Existem muitos fornecedores de *brokers* de mensagens confiáveis, e listamos os mais populares que dominam o mercado.
Pode utilizar qualquer um dos *brokers* de mensagens que considerar capaz de atender às necessidades de gestão de dados da sua organização e ajudar a distribuir mensagens entre as suas aplicações.
Pode também explorar a melhor API de SMS para enviar mensagens aos seus utilizadores.