11.3.2、基于消息通信的RPC调用 之 RabbirMQ分析

本小节内容：分析RabbitMQ的工作原理。在openstack中，主要是Nova用到了RPC调用。将介绍Nova如何通过RabbitMQ实现RPC调用。

一、openstack Nova的服务间通信机制

Openstack Nova中是由许多组件构成的。而不同的服务之间，都是通过RPC来实现通信。同时，由于采用的是AMQP协议，因此组件之

间具有很强的松耦合性。表现在：

(1)、客户端(发布者)无需知道服务器(订阅者)的具体位置

(2)、服务器无需和客户端同步运行。当客户端发起RPC调用，服务器可能并未运行。

(3)、远程调用的随机均衡性。当客户端发起RPC调用时，服务器不止一个。此时，可以随机选择一个服务器来处理消息。

二、Nova远程调用的方式

(1)、两种远程调用方式------rpc.call和rpc.cast。

(2)、rpc.call方式是指request/response方式。当客户端向服务器端发起RPC调用时，还需获取服务器端的响应(有返回值的远程过

程调用)。

(3)、rpc.cast方式是指客户端发起RPC调用后，不需要获取服务器端的响应(不带返回值的远程过程调用)

(4)、处理rpc.call方式的远程调用，Nova采用两种消息交换方式：答案交换方式(direct exchange)和话题交换方式(topic 

exchange)方式。其中话题交换方式主要用于客户端发起远程调用(rpc.call和rpc.cast)，答案交换方式主要用于服务器端返回

rpc.call调用的结果。

(5)、Nova定义了话题/答案订阅者、话题/答案发布者以及话题/答案交换器等部件。各个部件的结构图如下所示：

Invoker是指RPC调用的发起方，而Woker是指RPC调用的执行方。

a、一个主题交换器可以关联多个队列，而一个直接交换器只能关联一个队列。

在直接交换器中，发布者、交换器、队列和消费者都是唯一的。消费者和发布者之间建立了一个专门的通路，就是"直接"的意义。

b、一个主题交换器可以关联多个队列，而每个队列都关联一个主题。主题交换器中，共有topic和topic.host两种类型的主题。

topic.host类型的主题是指订阅者直接点名需要哪台服务器进行响应。例如：当收到关闭虚拟机请求时，Nova-scheduler会调用虚

拟机所在主机的Nova-compute来关闭相应虚拟机。

topic类型的主题是指发布者不指定响应的服务器，而是指定消息的主题。此时，交换器将会随机选择一个消费者处理RPC请求。

显然topic类型的主题可以方便实现负载均衡。例如：在openstack中可以创建多个scheduler节点。当客户端发送创建虚拟机的请求

时，会随机选择一个scheduler节点处理该请求。

三、各个部件详细说明

1、Topic Publisher(话题发布者或者会话发布者)：话题发布者的出现主要是rpc.call和rpc.cast函数调用被执行的时候。一个话

题发布者实例主要是用来把一个消息推送至消息系统中。 每个会话发布者都是一直在链路上进行收听，当消息传输完毕的时候(比

如rpc.cast)或者接收到响应之后(rpc.call)，会话发布者的生命周期就结束了。

2、Direct Consumer(直接消费者/订阅者或者答案接收方)：当且仅当rpc.call操作被执行的时候，一个Direct Consumer就被唤

起。一个实例化的答案接收方就会接收来自队列的响应消息。与会话发布者类似，生命周期是消息传输影响的。在队列中的消息，

是通过一个UUID标识符进行区别的。这些UUID信息会在会话发起者发起会话就封装进去的。

3、Topic Consumer(话题消费者/订阅者或者会话接收方)：当Worker被实例化的时候，话题消费者就开始工作了。会话接收方的工

作主要是从队列中接受消息，并将消息中的指令转化为相应的行动。一个会话接收方一直链接在相同的topic交换链路上，不管是通

过共享的队列或者是独立排斥性的队列。

每个Worker有两个会话接收方，一个面向rpc.cast操作(连接到一个共享的消息队列，消息交换的标志是topic)

另一个会话接收方用于rpc.call的(连接到一个排斥性、独立的交换通道，交换的时候，消息交换的标志topic.host)

4、Direct Publisher(直接发送方或答案发布者)：当且仅当rpc.call请求到达workers之后，答案发送方就开始工作了。答案发送

方的主要工作就是将Worker所做的工作的结果发送给会话接收方。答案发送方连接到一个基于答案的交换。交换之间的识别，主要

通过进来的消息。

5、Topic Exchange(话题交换器)：这种交换主要基于一张依赖虚拟主机上下文的路由表，类型决定路由策略。例如：基于话题的交

换或者基于答案的交换，会采用不同的策略。一个消息转发器中，针对一个topic的交换，也只有一个话题交换器。

6、Direct Exchange(答案交换器):答案交换器主要是依赖rpc.call操作的。当rpc.call操作被调用的时候，答案交换器的路由表就

产生了。在一个消息转发器的生命周期中，会有许多这种交换器。每个答案交换器都是为一个rpc.call服务。

四、总结

Nova定义的rpc.call和rpc.cast两种远程调用方式中，rpc.call比较复杂。简单介绍下rpc.call方式远程调用的流程。

1、客户端通过主题发布者向主题交换器发送RPC消息。主题交换器根据消息的类型，将消息保存在相应的队列中。

2、服务器端的主题消费者从队列中接收并处理RPC消息。

3、服务器端的主题消费者处理完消息以后，通过直接发布者将消息发送给客户端。

4、客户端通过直接消费者接收服务器返回的RPC结果。

rpc.call远程调用的流程如图：