NSQ是一个消息队列，其设计的目的如下（顺序无关）：
- 支持高可用和单点故障（SPOF）的拓扑
- 满足健壮的消息传递保障需求
- 限制内存
- 对消息生产者和消费者都足够简单的配置
- 简单的升级路径
- 高效
简化配置和管理
只需要一个nsqd实例就可以同时处理多个数据流。数据流在NSQ中叫做topic，每一个topic有一个或多个channel。每一个channel接收来自一个topic的所有消息的拷贝。在实践中，一个channel对应于一个topic的下游消费者。
topic和channel不是同时被配置的：
- 当上游生产者第一次发布消息到命名topic，或下游channel第一次订阅命名topic时，会创建一个对应的topic。
- 当消费者订阅命名channel时，会创建一个对应的channel。
每个topic和channel之间都拥有相互独立的缓存队列，放置一个慢消费者造成整个系统的积压。
每个channel通常有多个消费者。假设所有的消费者都可以接收消息，每一条消息会被随机发送到一个消费者，如下：
在topic->channel之间，消息是广播的，但在channel和consumer之间，消息是分布式发送的。即每一个channel都从topic接收全量的消息，但每一个customer只从channel接收部分消息。
NSQ包含一个助手应用nsqlookupd，为消费者查找感兴趣的topic的的nsqd实例地址提供目录服务。这个服务让生产者和消费者解耦，相互独立，通过nsqlookupd来关联，降低了系统的复杂度。
在底层实现中，每一个nsqd实例和nsqlookupd之间维持了一条TCP长连接，周期性的发送它目前的状态。nsqlookupd使用该信息决策消费者应该使用哪个nsqd实例。
给一个topic添加一个新的消费者，只要启动一个配置了nsqlookupd地址的NSQ客户端即可。无需再针对生产者和消费者做任何配置，一切都由nsqlookupd来完成。
需要注意的是nsqd和nsqlookupd都是独立部署的，即多个nsqd之间没有关联，多个nsqlookupd之间也没有关联。
nsqadmin是用来监控和管理集群的工具，提供了web界面来浏览topcs/channels/consumers的拓扑和关键信息，并且可以执行删除或清空channel等任务。
排除单点故障
NSQ被设计用于分布式环境。nsqd客户端通过TCP和所有提供相同topic的生产者连接。所以其中没有中间人，没有消息代理，也不存在单点故障。
对nsqlookupd来说，通过运行多个实例来达到高可用的目的。多个nsqlookupd之间不会通信，数据被认为是最终一致的。消费者查询它配置的所有nsqlookupd实例，并将返回值合并，得到最终结果。
消息传递保障
NSQ保证每条消息至少被传递成功一次，可能会重复传递多次。消费者应该对收到的消息做去重处理，或者保证收到消息后的处理是无副作用的。
消息保证的工作机制如下（设计客户端已经成功连接并订阅了一个topic）：
- 客户端指示已经准备好接收消息
- NSQ发送消息，并临时存储在本地（在重传时使用）
- 客户端回复FIN或者REQ消息来指示消息接收成功或者失败。如果客户端没有回复消息，NSQ会在一定时间超时后，自动重传该消息。
上述机制保证了导致消息丢失的唯一场景是nsqd实例的意外宕机，所有在内存中还未发送的消息，以及需要重传的消息都会丢失。
如果防止消息丢失是重中之重的事情，针对上述场景也可以做一些事情。一种方式是配置冗余的nsqd组，来传递重复的消息。
限制内存使用
nsqd提供了一个配置选项--mem-queue-size，决定一个队列保存在内存中的消息数量。如果队列中消息数量超过阈值，消息会被写入到磁盘。这样，就先知了一个nsqd进程的内存使用量为mem-queue-size*#_of_channels_and_topics。
通过将该选项设置的比较小（0或者1），也能得到更为可靠的消息传递服务。持久化到磁盘的消息在nsqd进程重启后依然有效。
高效
NSQ基于类memcached的通信机制实现，客户端只需要回复其容量信息。所有消息数据（包括尝试次数、时间戳等元数据）都保存在核心上。这样消除了重传时服务器和客户端之间消息的来回拷贝。同时也简化了客户端实现，不需要再维持消息状态。
在数据协议方面，为了最大化性能和吞吐量的一个关键设计是直接向客户端推送数据，而不是等待客户端来查询。这个概念被称为RDY状态，本质上是客户端侧的流控。
当一个客户端连接到nsqd，并订阅到一个channel时，它的RDY状态被置为0，表示目前还不能接收消息。当客户端准备好接收消息时，它会发送一条命令到nsqd，更新其RDY值到它可以接收的消息数量。nsqd就可以将100条消息推送给客户端，中间不需要其他的任何交互。
