RabbitMQ高级

MQ高级

消息队列在使用过程中，面临着很多实际问题需要思考：

消息可靠性

消息从发送到消费者接收，会经历多个过程：

其中的每一步都可能导致消息丢失，常见的丢失原因包括：

发送时丢失：
    生产者发送的消息未送达exchange
    消息到达exchange后未到达queue
MQ宕机，queue将消息丢失
consumer接收到消息后未消费就宕机

针对这些问题，RabbitMQ分别给出了解决方案：

生产者确认机制
mq持久化
消费者确认机制
失败重试机制

生产者消息确认

RabbitMQ提供了publisher confirm机制来避免消息发送到MQ过程中丢失。这种机制必须给每个消息指定一个唯一ID。消息发送到MQ以后，会返回一个结果给发送者，表示消息是否处理成功。

返回结果有两种方式：

• publisher-confirm，发送者确认 - 消息成功投递到交换机，返回ack- 消息未投递到交换机，返回nack
• publisher-return，发送者回执 - 消息投递到交换机了，但是没有路由到队列。返回ACK，及路由失败原因。

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注意

确认机制发送消息时，需要给每个消息设置一个全局唯一id，以区分不同消息，避免ack冲突

修改配置

首先，修改publisher服务中的application.yml文件，添加下面的内容：

spring:rabbitmq:publisher-confirm-type: correlated
    publisher-returns:truetemplate:mandatory:true

说明：

publisher-confirm-type：开启publisher-confirm，这里支持两种类型：

​ simple：同步等待confirm结果，直到超时

​ correlated：异步回调，定义ConfirmCallback，MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallback

publisher-returns：开启publisher-return功能，同样是基于callback机制，不过是定义ReturnCallback

template.mandatory：定义消息路由失败时的策略。true，这调用ReturnCallback；false：则直接丢弃消息

定义ReturnConfirm回调

每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback，因此需要在项目加载时配置：

修改publisher服务，添加一个：

packagecn.itcast.mq.config;@Slf4j@ConfigurationpublicclassCommonConfigimplementsApplicationContextAware{@OverridepublicvoidsetApplicationContext(ApplicationContext applicationContext)throwsBeansException{// 获取RabbitTemplateRabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);// 设置ReturnCallback
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey)->{// 投递失败，记录日志
            log.info("消息发送失败，应答码{}，原因{}，交换机{}，路由键{},消息{}",
                    replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());// 如果有业务需要，可以重发消息});

        rabbitTemplate.setConfirmCallback(newRabbitTemplate.ConfirmCallback(){/**
             * @param correlationData  自定义的数据
             * @param ack  是否确认
             * @param cause  原因
             */@Overridepublicvoidconfirm(CorrelationData correlationData,boolean ack,String cause){if(ack){// 3.1.ack，消息成功
                        log.debug("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());}else{// 3.2.nack，消息失败
                        log.error("消息发送失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), cause);}}});}@BeanpublicDirectExchangesimpleExchange(){// 三个参数：交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除returnnewDirectExchange("simple.direct",false,false);}@BeanpublicQueuesimpleQueue(){returnnewQueue("simple.queue",false);}@BeanpublicBindingbinding(){returnBindingBuilder.bind(simpleQueue()).to(simpleExchange()).with("simple");}}

发送消息测试

ConfirmCallback可以在发送消息时指定，因为每个业务处理confirm成功或失败的逻辑不一定相同。

在publisher服务的cn.itcast.mq.spring.SpringAmqpTest类中，定义一个单元测试方法：

publicvoidtestSendMessage2SimpleQueue()throwsInterruptedException{// 1.消息体String message ="hello, spring amqp!";// 2.全局唯一的消息ID，需要封装到CorrelationData中CorrelationData correlationData =newCorrelationData(UUID.randomUUID().toString());// 4.发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("task.direct","task", message, correlationData);// 休眠一会儿，等待ack回执Thread.sleep(2000);}

• 设置不存在的交换机尝试发送 交换机: task.direct 路由: task
• 结果: 发送确认回调返回false消息没有正确发送到MQ中
• ​ return回调未触发
• 设置存在的交换机,不存在的路由尝试发送 交换机: simple.direct 路由: task
• 结果: 发送确认回调返回true消息已经发送到MQ中
• ​ return回调触发，返回了消息，并提示路由错误
• 设置正确的交换机，正确的路由 交换机: simple.direct 路由: simple
• 结果: 发送确认回调返回true消息已经发送到MQ中
• ​ return回调未触发

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结论：

通过发送确认 和 消息返还机制可以确保消息 一定能够投递到指定的队列中，如果消息没有投递成功或返还了也可以通过 定时重新投递的方式进行补偿

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消息持久化

生产者确认可以确保消息投递到RabbitMQ的队列中，但是消息发送到RabbitMQ以后，如果突然宕机，也可能导致消息丢失。

要想确保消息在RabbitMQ中安全保存，必须开启消息持久化机制。

交换机持久化
队列持久化
消息持久化

交换机持久化

RabbitMQ中交换机默认是非持久化的，mq重启后就丢失。

SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化：

@BeanpublicDirectExchangesimpleExchange(){// 三个参数：交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除returnnewDirectExchange("simple.direct",true,false);}

事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的。

在RabbitMQ控制台上，持久化的交换机都会带上D的标识：

队列持久化

RabbitMQ中队列如果设置成非持久化的，mq重启后就丢失。

SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化：

@BeanpublicQueuesimpleQueue(){returnnewQueue("simple.queue",true);}

事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的队列都是持久化的。

可以在RabbitMQ控制台看到持久化的队列都会带上

D

的标示：

消息持久化

利用SpringAMQP发送消息时，可以设置消息的属性（MessageProperties），指定delivery-mode：

​ 1：非持久化

​ 2：持久化

用java代码指定：

默认情况下，SpringAMQP发出的任何消息都是持久化的，不用特意指定。

@TestpublicvoidtestSendMessage2SimpleQueue()throwsInterruptedException{String routingKey ="simple";String message ="hello, spring amqp!";// 自定义数据CorrelationData data =newCorrelationData(UUID.randomUUID().toString());// 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("simple.direct", routingKey, message,newMessagePostProcessor(){// 后置处理消息@OverridepublicMessagepostProcessMessage(Message message)throwsAmqpException{// 设置消息的持久化方式
                message.getMessageProperties().setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT);return message;}},data);}

消费者消息确认

RabbitMQ是阅后即焚机制，RabbitMQ确认消息被消费者消费后会立刻删除。

而RabbitMQ是通过消费者回执来确认消费者是否成功处理消息的：消费者获取消息后，应该向RabbitMQ发送ACK回执，表明自己已经处理消息。

设想这样的场景：

1：RabbitMQ投递消息给消费者

2：消费者获取消息后，返回ACK给RabbitMQ

3：RabbitMQ删除消息

4：消费者宕机，消息尚未处理

这样消息就丢失了，因此消费者返回ACK的实际非常重要

而SpringAMQP则允许配置三种确认模式：

•manual：手动ack，需要在业务代码结束后，调用api发送ack。

•auto：自动ack，由spring监测listener代码是否出现异常，没有异常则返回ack；抛出异常则返回nack

•none：关闭ack，MQ假定消费者获取消息后会成功处理，因此消息投递后立即被删除

由此可知：

• none模式下，消息投递是不可靠的，可能丢失
• auto模式类似事务机制，出现异常时返回nack，消息回滚到mq；没有异常，返回ack
• manual：自己根据业务情况，判断什么时候该ack

一般，我们都是使用默认的auto即可。

演示none模式

修改consumer服务的application.yml文件，添加下面内容：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: none # 关闭ack

修改consumer服务的SpringRabbitListener类中的方法，模拟一个消息处理异常：

@RabbitListener(queues ="simple.queue")publicvoidlistenSimpleQueue(String msg){
    log.info("消费者接收到simple.queue的消息：【{}】", msg);// 模拟异常System.out.println(1/0);
    log.debug("消息处理完成！");}

测试可以发现，当消息处理抛异常时，消息依然被RabbitMQ删除了。

演示auto模式

再次把确认机制修改为auto:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: auto # 关闭ack

在异常位置打断点，再次发送消息，程序卡在断点时，可以发现此时消息状态为unack（未确定状态）：

抛出异常后，因为Spring会自动返回nack，所以消息恢复至Ready状态，并且没有被RabbitMQ删除：

消费失败重试机制

当消费者出现异常后，消息会不断requeue（重入队）到队列，再重新发送给消费者，然后再次异常，再次requeue，无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力：

解决办法：

本地重试

我们可以利用Spring的retry机制，在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限制的requeue到mq队列。

修改consumer服务的application.yml文件，添加内容：

spring:rabbitmq:listener:simple:retry:enabled:true# 开启消费者失败重试initial-interval: 1000ms # 初识的失败等待时长为1秒multiplier:1# 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-intervalmax-attempts:3# 最大重试次数stateless:true# true无状态；false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false

重启consumer服务，重复之前的测试。可以发现：

• 在重试3次后，SpringAMQP会抛出异常AmqpRejectAndDontRequeueException，说明本地重试触发了
• 查看RabbitMQ控制台，发现消息被删除了，说明最后SpringAMQP返回的是ack，mq删除消息了

结论：

开启本地重试时，消息处理过程中抛出异常，不会被requeue到队列，而是在消费者本地重试

重试达到最大次数后，spring会返回ack，消息会被丢弃

失败策略

在之前的测试中，达到最大重试次数后，消息会被丢弃，这是由Spring内部机制决定的。

在开启重试模式后，重试次数耗尽，如果消息依然失败，则需要有MessageRecovery接口来处理，它包含三种不同的实现：

• RejectAndDontRequeueRecoverer：重试耗尽后，直接reject，丢弃消息。默认就是这种方式
• ImmediateRequeueMessageRecoverer：重试耗尽后，返回nack，消息重新入队
• RepublishMessageRecoverer：重试耗尽后，将失败消息投递到指定的交换机

比较优雅的一种处理方案是RepublishMessageRecoverer，失败后将消息投递到一个指定的，专门存放异常消息的队列，后续由人工集中处理。

1）在consumer服务中定义处理失败消息的交换机和队列

@BeanpublicDirectExchangeerrorMessageExchange(){returnnewDirectExchange("error.direct");}@BeanpublicQueueerrorQueue(){returnnewQueue("error.queue",true);}@BeanpublicBindingerrorBinding(Queue errorQueue,DirectExchange errorMessageExchange){returnBindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");}

2）定义一个RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机

@BeanpublicMessageRecovererrepublishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){returnnewRepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate,"error.direct","error");}

完整代码：

packagecn.itcast.mq.config;importorg.springframework.amqp.core.Binding;importorg.springframework.amqp.core.BindingBuilder;importorg.springframework.amqp.core.DirectExchange;importorg.springframework.amqp.core.Queue;importorg.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;importorg.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;importorg.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;importorg.springframework.context.annotation.Bean;@ConfigurationpublicclassErrorMessageConfig{@BeanpublicDirectExchangeerrorMessageExchange(){returnnewDirectExchange("error.direct");}@BeanpublicQueueerrorQueue(){returnnewQueue("error.queue",true);}@BeanpublicBindingerrorBinding(Queue errorQueue,DirectExchange errorMessageExchange){returnBindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");}@BeanpublicMessageRecovererrepublishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){returnnewRepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate,"error.direct","error");}}

总结

如何确保RabbitMQ消息的可靠性？

开启生产者确认机制，确保生产者的消息能到达队列
开启持久化功能，确保消息未消费前在队列中不会丢失
开启消费者确认机制为auto，由spring确认消息处理成功后完成ack
开启消费者失败重试机制，并设置MessageRecoverer，多次重试失败后将消息投递到异常交换机，交由人工处理

死信交换机

初识死信交换机

什么是死信交换机

什么是死信？

当一个队列中的消息满足下列情况之一时，可以成为死信（dead letter）：

​ 消费者使用basic.reject或basic.nack声明消费失败，并且消息的requeue参数设置为false

​ 消息是一个过期消息，超时无人消费

​ 要投递的队列消息满了，无法投递

如果这个包含死信的队列配置了

dead-letter-exchange

属性，指定了一个交换机，那么队列中的死信就会投递到这个交换机中，而这个交换机称为死信交换机（Dead Letter Exchange，简称DLX）。

如图，一个消息被消费者拒绝了，变成了死信：

因为simple.queue绑定了死信交换机 dl.direct，因此死信会投递给这个交换机：

如果这个死信交换机也绑定了一个队列，则消息最终会进入这个存放死信的队列：

另外，队列将死信投递给死信交换机时，必须知道两个信息：

• 死信交换机名称
• 死信交换机与死信队列绑定的RoutingKey

这样才能确保投递的消息能到达死信交换机，并且正确的路由到死信队列。

利用死信交换机接收死信

在失败重试策略中，默认的RejectAndDontRequeueRecoverer会在本地重试次数耗尽后，发送reject给RabbitMQ，消息变成死信，被丢弃。

在consumer中CommonConfig 修改消息策略

// 修改 失败消息策略@BeanpublicMessageRecovererrepublishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){//        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");returnnewRejectAndDontRequeueRecoverer();}

我们可以给simple.queue添加一个死信交换机，给死信交换机绑定一个队列。这样消息变成死信后也不会丢弃，而是最终投递到死信交换机，路由到与死信交换机绑定的队列。

总结

什么样的消息会成为死信？

消息被消费者reject或者返回nack
消息超时未消费
队列满了

死信交换机的使用场景是什么？

如果队列绑定了死信交换机，死信会投递到死信交换机
可以利用死信交换机手机所有消费者处理失败的消息（死信），交由人工处理，进一步提高消息队列的可靠性

TTL

一个队列中的消息如果超时未消费，则会变成死信，超时分为两种情况：

​ 消息所在的队列设置了超时时间

​ 消息本身设置了超时时间

接收超时死信的死信交换机

在consumer服务的SpringRabbitListener中，定义一个新的消费者，并且声明 死信交换机、死信队列：

@RabbitListener(bindings =@QueueBinding(
    value =@Queue(name ="dl.ttl.queue", durable ="true"),
    exchange =@Exchange(name ="dl.ttl.direct"),
    key ="ttl"))publicvoidlistenDlQueue(String msg){
    log.info("接收到 dl.ttl.queue的延迟消息：{}", msg);

声明一个队列，并且指定TTL

要给队列设置超时时间，需要在声明队列时配置x-message-ttl属性：

@BeanpublicQueuettlQueue(){returnQueueBuilder.durable("ttl.queue")// 指定队列名称，并持久化.ttl(10000)// 设置队列的超时时间，10秒.deadLetterExchange("dl.ttl.direct")// 指定死信交换机.build();}

注意，这个队列设定了死信交换机为

dl.ttl.direct

声明交换机，将ttl与交换机绑定：

@BeanpublicDirectExchangettlExchange(){returnnewDirectExchange("ttl.direct");}@BeanpublicBindingttlBinding(){returnBindingBuilder.bind(ttlQueue()).to(ttlExchange()).with("ttl");}

总结

消息超时的两种方式是？

​ 给队列设置ttl属性，进入队列后超过ttl时间的消息变成死信

​ 给消息设置ttl属性，队列接收到消息超过ttl时间后变为死信

如何实现发送一个消息20秒后消费者才收到消息？

​ 给消息的目标队列指定死信交换机

​ 将消费者监听的队列绑定到死信交换机

​ 发送消息时给消息设置超时时间为20秒

延迟队列

利用TTL结合死信交换机，我们实现了消息发出后，消费者延迟收到消息的效果。这种消息模式就称为延迟队列（Delay Queue）模式。

延迟队列的使用场景包括：

• 延迟发送短信
• 用户下单，如果用户在15 分钟内未支付，则自动取消
• 预约工作会议，20分钟后自动通知所有参会人员

因为延迟队列的需求非常多，所以RabbitMQ的官方也推出了一个插件，原生支持延迟队列效果。

这个插件就是DelayExchange插件。参考RabbitMQ的插件列表页面：https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html

使用方式可以参考官网地址：https://blog.rabbitmq.com/posts/2015/04/scheduling-messages-with-rabbitmq

DelayExchange原理

DelayExchange需要将一个交换机声明为delayed类型。当我们发送消息到delayExchange时，流程如下：

接受消息
判断消息是否具备x-delay属性
如果有，说明是延迟消息，持久化到硬盘，读取x-delay值，作为延迟时间
返回routing not found结果给消息发送者
x-delay时间到期后，重新投递消息到指定队列

使用DelayExchange

插件的使用也非常简单：声明一个交换机，交换机的类型可以是任意类型，只需要设定delayed属性为true即可，然后声明队列与其绑定即可。

1）声明DelayExchange交换机

基于注解方式（推荐）：

@RabbitListener(bindings =@QueueBinding(
        value =@Queue(name ="delay.queue", durable ="true"),
        exchange =@Exchange(name ="delay.direct",delayed ="true"),
        key ="delay"))publicvoidlistenDelayedQueue(String msg){
    log.info("接收到 delay.queue的延迟消息：{}", msg);}

也可以基于@Bean的方式：

2）发送消息

发送消息时，一定要携带x-delay属性，指定延迟的时间：

@TestpublicvoidtestDelayedMsg(){// 创建消息Message message =MessageBuilder.withBody("hello, delay message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8)).setHeader("x-delay",10000).build();// 消息ID，需要封装到CorrelationData中CorrelationData correlationData =newCorrelationData(UUID.randomUUID().toString());// 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct","delay", message, correlationData);
    log.debug("发送消息成功");}

总结

延迟队列插件的使用步骤？

声明一个交换机，添加delayed属性为true

发送消息时，添加x-delay头，值为超时时间

惰性队列

消息堆积问题

当生产者发送消息的速度超过了消费者处理消息的速度，就会导致队列中的消息堆积，直到队列存储消息达到上限。之后发送的消息就会成为死信，可能会被丢弃，这就是消息堆积问题。

解决消息堆积的思路：

增加更多的消费者，提高消费速度，也就是我们之前说的work queue模式
扩大队列容积，提高堆积上限

要提升队列容积，把消息保存在内存中显然是不行的。

惰性队列

从RabbitMQ的3.6.0版本开始，就增加了Lazy Queues的概念，也就是惰性队列。惰性队列的特征如下：

• 接收到消息后直接存入磁盘而非内存
• 消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存
• 支持数百万条的消息存储

基于命令行设置lazy-queue

而要设置一个队列为惰性队列，只需要在声明队列时，指定x-queue-mode属性为lazy即可。可以通过命令行将一个运行中的队列修改为惰性队列：

rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$"'{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues  

命令解读：

• rabbitmqctl ：RabbitMQ的命令行工具
• set_policy ：添加一个策略
• Lazy ：策略名称，可以自定义
• "^lazy-queue$" ：用正则表达式匹配队列的名字
• '{"queue-mode":"lazy"}' ：设置队列模式为lazy模式
• --apply-to queues ：策略的作用对象，是所有的队列

基于@Bean声明lazy-queue

基于@RabbitListener声明LazyQueue

总结：

消息堆积问题的解决方案？

队列上绑定多个消费者，提高消费速度

使用惰性队列，可以在mq中保存更多消息

惰性队列的优点有哪些？

基于磁盘存储，消息上限高
没有间歇性的page-out，性能比较稳定

惰性队列的缺点有哪些？

基于磁盘存储，消息时效性会降低
性能受限于磁盘的IO

集群

集群分类

RabbitMQ的是基于Erlang语言编写，而Erlang又是一个面向并发的语言，天然支持集群模式。RabbitMQ的集群有两种模式：

•普通集群：是一种分布式集群，将队列分散到集群的各个节点，从而提高整个集群的并发能力。

•镜像集群：是一种主从集群，普通集群的基础上，添加了主从备份功能，提高集群的数据可用性。

镜像集群虽然支持主从，但主从同步并不是强一致的，某些情况下可能有数据丢失的风险。因此在RabbitMQ的3.8版本以后，推出了新的功能：仲裁队列来代替镜像集群，底层采用Raft协议确保主从的数据一致性。

仲裁队列

特征

与镜像队列一样，都是主从模式，支持主从数据同步
使用非常简单，没有复杂的配置
主从同步基于Raft协议，强一致