消息队列在使用过程中,面临着很多实际问题需要思考:
一、消息可靠性
消息从发送,到消费者接收,会经理多个过程:
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
二、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。
2.1、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: true
template:
mandatory: true
说明:
publish-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ConfirmCallbackpublish-returns
:开启publish-return功能,同样是基于callback机制,不过是定义ReturnCallbacktemplate.mandatory
:定义消息路由失败时的策略。true,则调用ReturnCallback;false:则直接丢弃消息
2.2、定义Return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:
@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
// 获取RabbitTemplate
RabbitTemplate 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
});
}
}
2.3、定义ConfirmCallback
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:
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
// 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 = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 3.添加callback
correlationData.getFuture().addCallback(
result -> {
if(result.isAck()){
// 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(), result.getReason());
}
},
ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
);
// 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);
}
三、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
3.1、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:
@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
// 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
return new DirectExchange("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。
可以在RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上
D
的标示:
3.2、队列持久化
RabbitMQ中队列默认是非持久化的,mq重启后就丢失。
SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化:
@Bean
public Queue simpleQueue(){
// 使用QueueBuilder构建队列,durable就是持久化的
return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}
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:
3.3、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:
- 非持久化
- 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。
四、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的时机非常重要。
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。
4.1、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")
public void listenSimpleQueue(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。
4.2、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:
五、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:
5.1、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: 1000 # 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-interval
max-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
5.2、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
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
2)定义一个RepublishMessageRecoverer,关联队列和交换机
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
完整代码:
@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
}
六、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
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