RabbitMQ核心总结

AMQP协议核心概念

RabbitMQ是基于AMQP协议的,通过使用通用协议就可以做到在不同语言之间传递。

server:又称broker,接受客户端连接,实现AMQP实体服务。

connection:连接和具体broker网络连接。

channel:网络信道,几乎所有操作都在channel中进行,channel是消息读写的通道。客户端可以建立多个channel,每个channel表示一个会话任务。

message:消息,服务器和应用程序之间传递的数据,由properties和body组成。properties可以对消息进行修饰,比如消息的优先级,延迟等高级特性;body是消息实体内容。

Virtual host:虚拟主机,用于逻辑隔离,最上层消息的路由。一个Virtual host可以若干个Exchange和Queue,同一个Virtual host不能有同名的Exchange或Queue。

Exchange:交换机,接受消息,根据路由键转发消息到绑定的队列上。交换机的类型,direct、topic、fanout、headers,durability(是否需要持久化true需要)auto delete当最后一个绑定Exchange上的队列被删除Exchange也删除。

  • Direct Exchange,所有发送到Direct Exchange的消息被转发到RouteKey 中指定的Queue,Direct Exchange可以使用默认的默认的Exchange (default Exchange),默认的Exchange会绑定所有的队列,所以Direct可以直接使用Queue名(作为routing key )绑定。或者消费者和生产者的routing key完全匹配。
  • Toptic Exchange,是指发送到Topic Exchange的消息被转发到所有关心的Routing key中指定topic的Queue上。Exchange 将routing key和某Topic进行模糊匹配,此时队列需要绑定一个topic。所谓模糊匹配就是可以使用通配符,“#”可以匹配一个或多个词,“”只匹配一个词比如“log.#”可以匹配“log.info.test” "log. "就只能匹配log.error。
  • Fanout Exchange:不处理路由键,只需简单的将队列绑定到交换机上。发送到改交换机上的消息都会被发送到与该交换机绑定的队列上。Fanout转发是最快的。

banding:Exchange和Queue之间的虚拟连接,binding中可以包括routing key

routing key:一个路由规则,虚拟机根据他来确定如何路由 一条消息。

Queue:消息队列,用来存放消息的队列。

消息如何保证100%投递

什么是生产端的可靠性投递?

  1. 保证消息的成功发出
  2. 保证MQ节点节点的成功接收
  3. 发送端MQ节点(broker)收到消息确认应答
  4. 完善消息进行补偿机制

可靠性投递保障方案。消息落库,对消息进行打标

消息的延迟投递

在高并发场景下,每次进行db的操作都是消耗性能的。我们使用延迟队列来减少一次数据库的操作。

消息幂等性

幂等性是什么?我对一个动作进行操作,我们肯能要执行100次1000次,对于这1000次执行的结果都必须一样的。比如单线程方式下执行update count-1的操作执行一千次结果都是一样的,所以这个更新操作就是一个幂等的,如果是在并发不做线程安全的处理的情况下update一千次操作结果可能就不是一样的,所以并发情况下的update操作就不是一个幂等的操作。对应到消息队列上来,就是我们即使受到了多条一样的消息,也和消费一条消息效果是一样的。高并发的情况下如何避免消息重复消费

  • 唯一id+加指纹码,利用数据库主键去重。

优点:实现简单     缺点:高并发下有数据写入瓶颈。

  • 利用Redis的原子性来实现

使用Redis进行幂等是需要考虑的问题是否进行数据库落库,落库后数据和缓存如何做到保证幂等(Redis   和数据库如何同时成功同时失败)?如果不进行落库,都放在Redis中如何这是Redis和数据库的同步策略?还有放在缓存中就能百分之百的成功吗?

confirm消息确认机制

消息的确认,指生产者收到投递消息后,如果Broker收到消息就会给我们的生产者一个应答,生产者接受应答来确认broker是否收到消息。如何实现confirm确认消息。

  1. 在Channel上开启确认模式:channel.confirmSelect()
  2. 在channel上添加监听:addConfirmListener,监听成功和失败的结果,具体结果对消息进行重新发送或者记录日志。

return消息机制

Return消息机制处理一些不可路由的消息,我们的生产者通过指定一个Exchange和Routinkey,把消息送达到某一个队列中去,然后我们消费者监听队列进行消费处理!在某些情况下,如果我们在发送消息的时候当Exchange不存在或者指定的路由key路由找不到,这个时候如果我们需要监听这种不可到达的消息,就要使用Return Listener!Mandatory 设置为true则会监听器会接受到路由不可达的消息,然后处理。如果设置为false,broker将会自动删除该消息。

消费端限流

假设我们有个场景,首先,我们有个rabbitMQ服务器上有上万条消息未消费,然后我们随便打开一个消费者客户端,会出现:巨量的消息瞬间推送过来,但是我们的消费端无法同时处理这么多数据。这时就会导致你的服务崩溃。其他情况也会出现问题,比如你的生产者与消费者能力不匹配,在高并发的情况下生产端产生大量消息,消费端无法消费那么多消息。rabbitMQ提供了一种qos(服务质量保证)的功能,即非自动确认消息的前提下,如果有一定数目的消息(通过consumer或者Channel设置qos)未被确认,不进行新的消费。

void basicQOS(unit prefetchSize,ushort prefetchCount,Boolean global)方法。

  • prefetchSize:0 单条消息的大小限制。0就是不限制,一般都是不限制。
  • prefetchCount: 设置一个固定的值,告诉rabbitMQ不要同时给一个消费者推送多余N个消息,即一旦有N个消息还没有ack,则consumer将block掉,直到有消息ack
  • global:truefalse 是否将上面的设置用于channel,也是就是说上面设置的限制是用于channel级别的还是consumer的级别的。

消费端ack与重回队列

消费端进行消费的时候,如果由于业务异常我们可以进行日志的记录,然后进行补偿!(也可以加上最大努力次数的尝试)如果由于服务器宕机等严重问题,那我们就需要手动进行ack保证消费端的消费成功!重回队列就是为了对没有处理成功的消息,把消息重新投递给broker!实际应用中一般都不开启重回队列。

TTL队列/消息

TTL time to live 生存时间。支持消息的过期时间,在消息发送时可以指定。支持队列过期时间,在消息入队列开始计算时间,只要超过了队列的超时时间配置,那么消息就会自动的清除。

死信队列

死信队列:DLX,Dead-Letter-Exchange。利用DLX,当消息在一个队列中变成死信(dead message,就是没有任何消费者消费)之后,他能被重新publish到另一个Exchange,这个Exchange就是DLX。消息变为死信的几种情况:

  • 消息被拒绝(basic.reject/basic.nack)同时requeue=false(不重回队列)
  • TTL过期
  • 队列达到最大长度

DLX也是一个正常的Exchange,和一般的Exchange没有任何的区别,他能在任何的队列上被指定,实际上就是设置某个队列的属性。当这个队列出现死信的时候,RabbitMQ就会自动将这条消息重新发布到Exchange上去,进而被路由到另一个队列。可以监听这个队列中的消息作相应的处理,这个特性可以弥补rabbitMQ以前支持的immediate参数的功能。

死信队列的设置

  • 设置Exchange和Queue,然后进行绑定
  • Exchange: dlx.exchange(自定义的名字)
  • queue: dlx.queue(自定义的名字)
  • routingkey: #(#表示任何routingkey出现死信都会被路由过来)
  • 然后正常的声明交换机、队列、绑定,只是我们在队列上加上一个参数:
  • arguments.put("x-dead-letter-exchange","dlx.exchange");

rabbitMQ高可用方案

  • 主备模式:实现rabbitMQ高可用集群,一般在并发量和数据不大的情况下,这种模式好用简单。又称warren模式。(区别于主从模式,主从模式主节点提供写操作,从节点提供读操作,主备模式从节点不提供任何读写操作,只做备份)如果主节点宕机备份从节点会自动切换成主节点,提供服务。
  • 集群模式:经典方式就是Mirror模式,保证100%数据不丢失,实现起来也是比较简单。
  • 镜像队列,是rabbitMQ数据高可用的解决方案,主要是实现数据同步,一般来说是由2-3节点实现数据同步,(对于100%消息可靠性解决方案一般是3个节点)

  • 多活模式:这种模式也是实现异地数据复制的主流模式,因为shovel模式配置相对复杂,所以一般来说实现异地集群都是使用这种双活,多活的模式,这种模式需要依赖rabbitMQ的federation插件,可以实现持续可靠的AMQP数据。

rabbitMQ部署架构采用双中心模式(多中心)在两套(或多套)数据中心个部署一套rabbitMQ集群,各中心的rabbitMQ服务需要为提供正常的消息业务外,中心之间还需要实现部分队列消息共享。多活架构如下:

federation插件是一个不需要构建Cluster,而在Brokers之间传输消息的高性能插件,federation可以在brokers或者cluster之间传输消息,连接的双方可以使用不同的users或者virtual host双方也可以使用不同版本的erlang或者rabbitMQ版本。federation插件可以使用AMQP协议作为通讯协议,可以接受不连续的传输。

Federation Exchanges,可以看成Downstream从Upstream主动拉取消息,但并不是拉取所有消息,必须是在Downstream上已经明确定义Bindings关系的  Exchange,也就是有实际的物理Queue来接收消息,才会从Upstream拉取消息到Downstream。使用AMQP协议实施代理间通信,Downstream 会将绑定关系组合在一起, 绑定/解除绑定命令将发送到Upstream交换机。因此,Federation Exchange只接收具有订阅的消息。

HAProxy

HAProxy是一款提供高可用性、负载均衡以及基于TCP (第四层)和HTTP (第七层)应用的代理软件,支持虚拟主机,它是免费、快速并且可靠的一种解决方案。HAProxy特别适用于那些负载特大的web站点,这些站点通常又需要会  话保持或七层处理。HAProxy运行在时下的硬件上,完全可以支持数以万计的并发连接。并且它的运行模式使得它可以很简单安全的整合进您当前的架构中  
同时可以保护你的web服务器不被暴露到网络上。

HAProxy性能为何这么好?单进程、事件驱动模型显著降低了.上下文切换的开销及内存占用.在任何可用的情况下,单缓冲(single buffering)机制能以不复制任何数据的方式完成读写操作,这会节约大量的CPU时钟周期及内存带宽借助于Linux 2.6 (>= 2.6.27.19). 上的splice()系统调用,HAProxy可以实现零复制转发(Zero-copy forwarding),在Linux 3.5及以上的OS中还可以实现心零复制启动(zero-starting)内存分配器在固定大小的内存池中可实现即时内存分配,这能够显著减少创建一个会话的时长树型存储:侧重于使用作者多年前开发的弹性二叉树,实现了以O(log(N))的低开销来保持计时器命令、保持运行队列命令及管理轮询及最少连接队列

KeepAlived

KeepAlived软件主要是通过VRRP协议实现高可用功能的。VRRP是Virtual Router RedundancyProtocol(虚拟路由器冗余协议)的缩写,  VRRP出现的目的就是为了解决静态路由单点故障问题的,它能够保证当个别节点宕机时,整个网络可以不间断地运行所以,Keepalived - -方面具有配置管理LVS的功能,同时还具有对LVS下面节点进行健康检查的功能,另一方面也可实现系统网络服务的高可用功能

keepAlive的作用

  • 管理LVS负载均衡软件
  • 实现LVS集群节点的健康检查中
  • 作为系统网络服务的高可用性(failover)

Keepalived如何实现高可用

Keepalived高可用服务对之间的故障切换转移,是通过VRRP (Virtual Router  
Redundancy Protocol ,虚拟路由器冗余协议)来实现的。在Keepalived服务正常工作时,主Master节点会不断地向备节点发送( 多播的方式)心跳消息,用以告诉备Backup节点自己还活看,当主Master节点发生故障时,就无法发送心跳消息,备节点也就因此无法继续检测到来自主Master节点的心跳了,于是调用自身的接管程序,接管主Master节点的IP资源及服务。而当主Master节点恢复时备Backup节点又会释放主节点故障时自身接管的IP资源及服务,恢复到原来的备用角色。

Keepalived概念可以参见Keepalived高可用概念篇

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