day12 服务异步通信
消息队列在使用过程中，面临着很多实际问题需要思考：
1、消息可靠性
消息从发送，到消费者接收，会经历多个过程：
消息从生产者发送到 exchange，再到 queue，再到消费者，有哪些导致消息丢失的可能性？
- 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 接收到消息后还没来得及消费就宕机
针对这些问题，RabbitMQ 分别给出了解决方案：
- 生产者确认机制
- 消息持久化
- 消费者确认机制
- 消息失败重试机制
1.1、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
- 消息成功投递到交换机，返回
- 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。
- 消息投递到交换机了，但是没有路由到队列。返回
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，以区分不同的消息，避免 ack 冲突。
手动创建队列
修改配置
首先，修改 publisher 服务中的 application.yml 文件，添加下面内容：
spring:
rabbitmq:
publisher-confirm-type: correlated
publisher-returns: true
template:
mandatory: true
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 ConfirmCallback
publish-returns：开启 publish-return 功能，同样是基于 callback 机制，不过是定义 ReturnCallbacktemplate.mandatory：定义消息路由到队列失败时的策略。true 则调用 ReturnCallback，false 则直接丢弃消息
定义 Return 回调
Return 是指消息到达交换机了，但是在路由到队列的过程中失败了
每个 RabbitTemplate 只能配置一个 ReturnCallback，因此需要在项目加载时配置：
在 publisher 服务的 cn.itcast.mq.config 包下，添加一个配置类：
@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
@Override
public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
// 获取RabbitTemplate对象
RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
// 配置ReturnCallback
rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
log.error("消息发送到队列失败，响应码：{}，失败原因：{}，交换机：{}，路由key：{}，消息：{}", replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
// 如果有业务需要，这里可以重发消息
});
}
}
定义ConfirmCallback
手动将交换机与队列进行绑定
Confirm 指的是消息没有达到交换机
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：
@Test
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
// 1、准备消息
String message = "hello, spring amqp!";
// 2、准备CorrelationData
// 2.1、消息ID
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 2.2、准备ConfirmCallback
correlationData.getFuture().addCallback(
// 成功的回调，表示接收到了回执
result -> {
if (result.isAck()) {
// ack，消息成功投递到交换机
log.debug("消息成功投递到交换机！ID:{}", correlationData.getId());
} else {
// nack，消息没有投递到交换机
log.error("消息投递到交换机失败！ID:{}，原因{}", correlationData.getId(), result.getReason());
// 如果有业务需要，这里可以重发消息
}
},
// 失败的回调，表示没有收到回执
ex -> {
// 记录日志
log.error("消息发送异常，ID:{}，原因{}", correlationData.getId(), ex.getMessage());
// 如果有业务需要，这里可以重发消息
});
// 3、发送消息（交换机名称、路由key、消息体）
rabbitTemplate.convertAndSend("amq.topic", "simple.test", message, correlationData);
}
模拟
消息成功投递到交换机：
直接运行上面的代码：
消息投递到交换机失败：
消息成功投递到交换机，但是发送到队列时失败：
总结
SpringAMQP 中处理消息确认的几种情况：
- publisher-comfirm：
- 消息成功发送到 exchange，返回 ack
- 消息发送失败，没有到达交换机，返回 nack
- 消息发送过程中出现异常，没有收到回执
- publisher-return：
- 消息成功发送到 exchange，但没有路由到 queue，调用 ReturnCallback
1.2、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重启后就会丢失。
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：
队列持久化
RabbitMQ 中队列默认是非持久化的，mq 重启后就会丢失。
SpringAMQP 中可以通过代码指定队列持久化：
@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：
消息持久化
SpringAMQP 中的的消息默认是持久的，可以通过 MessageProperties 中的 DeliveryMode 来指定：
@Test
public void testDurableMessage() {
// 1、创建消息
Message message = MessageBuilder.withBody("hello，spring".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
// 设置为持久的
.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)
// 构建
.build();
// 2、发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue", message);
}
1.3、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：
- RabbitMQ 投递消息给消费者
- 消费者获取消息后，返回 ACK 给 RabbitMQ
- RabbitMQ 删除消息
- 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。
SpringAMQP 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，并将消息回滚到 mq；没有异常则返回 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:
prefetch: 1
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") // 监听的队列名称
public void listenSimpleQueue(String msg) {
System.out.println("消费者接收到simple.queue的消息：【" + msg + "】");
System.out.println(1 / 0);
log.info("消费者处理消息成功！");
}
测试可以发现，当消息处理抛出异常时，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:
prefetch: 1
acknowledge-mode: auto
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 Unacked（未确定状态）：
抛出异常后，因为 Spring 会自动返回 unack，所以消息恢复至 Ready 状态，并且没有被 RabbitMQ 删除：
1.4、消息失败重试机制
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：
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 # 初始的失败等待时长为1秒
multiplier: 3 # 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
max-attempts: 4 # 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 4 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，而是在消费者本地进行重试
- 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，后续由人工进行集中处理。
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");
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange) {
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error"); // 指定路由key
}
2、定义一个 RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate) {
/**
* 第一个参数：发送消息的AmqpTemplate对象
* 第二个参数：交换机
* 第三个参数：路由key
*/
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
3、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");
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange) {
return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error"); // 指定路由key
}
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate) {
/**
* 第一个参数：发送消息的AmqpTemplate对象
* 第二个参数：交换机
* 第三个参数：路由key
*/
return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}
}
1.5、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
2、死信交换机
2.1、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
- 要投递的队列消息堆积满了，最早的消息可能成为死信
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，而这个交换机就称为死信交换机（Dead Letter Exchange，简称 DLX）。
如图，一个消息被消费者拒绝，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，simple.queue 队列将死信投递给死信交换机时，必须知道两个信息：
- 死信交换机的名称
- 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，并且能正确的路由到死信队列。
利用死信交换机接收死信（拓展）
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。
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死信队列。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死信队列。
我们在 consumer 服务中，定义一组死信交换机和死信队列：
/**
* 声明普通的simple.queue2队列，并且为其指定死信交换机：dl.direct
*
* @return
*/
@Bean
public Queue simpleQueue2() {
return QueueBuilder.durable("simple.queue2") // 指定队列名称，并持久化
// 指定死信交换机
.deadLetterExchange("dl.direct")
// 指定死信交换机与死信队列绑定的RoutingKey
.deadLetterRoutingKey("dl")
// 构建
.build();
}
/**
* 声明死信交换机 dl.direct
*
* @return
*/
@Bean
public DirectExchange dlExchange() {
return new DirectExchange("dl.direct");
}
/**
* 声明存储死信的队列 dl.queue
*
* @return
*/
@Bean
public Queue dlQueue() {
return new Queue("dl.queue");
}
/**
* 将死信队列与死信交换机进行绑定
*
* @return
*/
@Bean
public Binding dlBinding() {
return BindingBuilder.bind(dlQueue()).to(dlExchange()).with("dl");
}
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
如何给队列绑定死信交换机？
- 给队列设置 dead-letter-exchange 属性，指定一个交换机
- 给队列设置 dead-letter-routing-key 属性，设置死信交换机与死信队列的 RoutingKey
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收集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。
2.2、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
注意：如果消息所在的队列和消息本身都设置了超时时间，那么会以较小数值的为准。
接收死信消息
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和死信队列，基于注解的方式：
@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
// 指定死信队列名称，并持久化
value = @Queue(name = "dl.queue", durable = "true"),
// 指定死信交换机名称
exchange = @Exchange(name = "dl.direct"),
// 指定要获取的RoutingKey
key = "dl"))
public void listenDlQueue(String msg) {
log.info("消费者接收到了dl.queue的延迟消息");
}
声明一个队列，并且指定TTL
在 consumer 服务的 TTLMessageConfig 类中，声明一个队列。
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：
@Configuration
public class TTLMessageConfig {
/**
* 声明一个交换机
*
* @return
*/
@Bean
public DirectExchange ttlDirectExchange() {
return new DirectExchange("ttl.direct");
}
/**
* 声明一个队列
*
* @return
*/
@Bean
public Queue ttlQueue() {
return QueueBuilder
// 指定队列名称，并持久化
.durable("ttl.queue")
// 设置队列的超时时间，10秒
.ttl(10000)
// 指定死信交换机
.deadLetterExchange("dl.direct")
// 指定死信交换机与死信队列绑定的RoutingKey
.deadLetterRoutingKey("dl")
// 构建
.build();
}
/**
* 将队列与交换机进行绑定
*
* @return
*/
@Bean
public Binding ttlBinding() {
return BindingBuilder.bind(ttlQueue()).to(ttlDirectExchange()).with("ttl");
}
}
发送消息，但是不要指定 TTL：
@Test
public void testTTLMessage() {
// 1、创建消息
Message message = MessageBuilder.withBody("hello，TTL Message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
// 设置为持久的
.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)
// 构建
.build();
// 2、发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message);
// 3、记录日志
log.info("消息已经成功发送！");
}
发送消息的日志：
接收消息的日志：
因为队列的 TTL 值是 10000ms，也就是10秒。可以看到消息发送与接收之间的时差刚好是 10 秒。
发送消息时，设定TTL
在发送消息时，给消息本身设置超时时间：
@Test
public void testTTLMessage() {
// 1、创建消息
Message message = MessageBuilder.withBody("hello，TTL Message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
// 设置为持久的
.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)
// 设置消息的超时时间为5秒
.setExpiration("5000")
// 构建
.build();
// 2、发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message);
// 3、记录日志
log.info("消息已经成功发送！");
}
发送消息的日志：
接收消息的日志：
这次，发送与接收的延迟只有5秒。说明当队列、消息都设置了 TTL 时，任意一个到期都会成为死信。
总结
消息超时的两种方式是什么？
- 给队列设置 ttl 属性，进入队列后超过 ttl 时间的消息就会变成死信
- 给消息设置 ttl 属性，队列接收到消息超过 ttl 时间后就会变成死信
- 两者共存时，以时间短的 ttl 为准
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一个死信交换机
- 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
2.3、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。
安装DelayExchange插件
官方的安装指南地址为：https://blog.rabbitmq.com/posts/2015/04/scheduling-messages-with-rabbitmq
上述文档是基于 linux 原生安装 RabbitMQ，然后安装插件。
因为我们之前是基于 Docker 安装 RabbitMQ，所以下面我们会讲解基于 Docker 来安装 RabbitMQ 插件。
1、下载插件
RabbitMQ 有一个官方的插件社区，地址为：https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html
其中包含各种各样的插件，包括我们要使用的 DelayExchange 插件：
大家可以去对应的 GitHub 页面下载 3.9.0 版本的插件，地址为 https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-delayed-message-exchange/releases/tag/3.8.9，
这个对应 RabbitMQ 的 3.8.5 以上版本。
2、重新安装 MQ 容器
docker run \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=283619 \
-v mq-plugins:/plugins \
--name mq \
--hostname mq1 \
-p 15672:15672 \
-p 5672:5672 \
-d \
rabbitmq:3.8-management
3、上传插件
因为我们是基于 Docker 安装，所以需要先查看 RabbitMQ 的插件目录对应的数据卷。
我们设定的 RabbitMQ 的数据卷名称为 mq-plugins，所以我们使用下面命令查看数据卷：
docker volume inspect mq-plugins
接下来，将插件上传到这个目录即可：
4、安装插件
最后就是安装了，需要进入 MQ 容器内部来执行安装。我的容器名为 mq，所以执行下面命令：
docker exec -it mq bash
执行时，请将其中的 -it 后面的 mq 替换为你自己的容器名。
进入容器内部后，执行下面命令开启插件：
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange
5、使用插件
DelayExchange 插件的原理是对官方原生的 Exchange 做了功能的升级：
- 将 DelayExchange 接收到的消息暂存在内存中（官方的 Exchange 是无法存储消息的）
- 在 DelayExchange 中计时，超时后才投递消息到队列中
在 RabbitMQ 的管理平台声明一个 DelayExchange：
消息的延迟时间需要在发送消息的时候指定：
SpringAMQP使用延迟队列插件
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）：
基于 java 代码的方式：
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，单位为毫秒：
总结
延迟队列插件的使用步骤包括哪些？
- 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
3、惰性队列
3.1、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。最早接收到的消息，可能就会成为死信而被丢弃，这就是消息堆积问题。
解决消息堆积有三种思路：
- 增加更多消费者，提高消费速度。也就是我们之前说的 work queue 模式
- 在消费者内开启线程池加快消息处理速度
- 扩大队列容积，提高堆积上限
3.2、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$" '{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues
rabbitmqctl：RabbitMQ 的命令行工具set_policy：添加一个策略Lazy：策略名称，可以自定义"^lazy-queue$"：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
在 consumer 服务新建一个类：
@Configuration
public class LazyConfig {
/**
* 声明一个惰性队列
*
* @return
*/
@Bean
public Queue lazyQueue() {
return QueueBuilder.durable("lazy.queue")
// 声明该队列为惰性队列
.lazy()
// 构建
.build();
}
/**
* 声明一个普通队列
*
* @return
*/
@Bean
public Queue normalQueue() {
return QueueBuilder.durable("normal.queue")
// 构建
.build();
}
}
在 publisher 服务的 SpringAmqpTest 类中发送消息：
/**
* 累计发送一百万条消息到惰性队列
*
* @throws InterruptedException
*/
@Test
public void testLazyQueue() throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
// 1、创建消息
Message message = MessageBuilder.withBody("hello，Spring".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
// 设置为非持久化的
.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)
// 构建
.build();
// 2、发送消息（队列名称、消息体）
rabbitTemplate.convertAndSend("lazy.queue", message);
}
}
/**
* 累计发送一百万条消息到普通队列
*
* @throws InterruptedException
*/
@Test
public void testNormalQueue() throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
// 1、创建消息
Message message = MessageBuilder.withBody("hello，Spring".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
// 设置为非持久化的
.setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)
// 构建
.build();
// 2、发送消息（队列名称、消息体）
rabbitTemplate.convertAndSend("normal.queue", message);
}
}
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
- 给消费者开启线程池，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
4、集群
4.1、集群分类
RabbitMQ 是基于 Erlang 语言编写的，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，在普通集群的基础上，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：用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。
集群结构和特征
普通集群，也叫标准集群（classic cluster），具备下列特征：
- 会在集群的各个节点间共享部分数据，包括：交换机、队列元信息。但是不包含队列中的消息。
- 当访问集群中的某节点时，如果队列不在该节点，会从数据所在节点传递到当前节点并返回
- 队列所在节点宕机，队列中的消息就会丢失
4.2、普通集群
集群分类
在 RabbitMQ 的官方文档中，讲述了两种集群的配置方式：
- 普通模式：普通模式集群不进行数据同步，每个 MQ 都有自己的队列、数据信息（其它元数据信息如交换机等会同步）。例如我们有 2 个 MQ：mq1 和 mq2，如果你的消息在 mq1，而你连接到了 mq2，那么 mq2 会去 mq1 拉取消息，然后返回给你。如果 mq1 宕机，消息就会丢失。
- 镜像模式：与普通模式不同，队列会在各个 mq 的镜像节点之间同步，因此你连接到任何一个镜像节点，均可获取到消息。而且如果一个节点宕机，并不会导致数据丢失。不过，这种方式增加了数据同步的带宽消耗。
先来看普通模式集群，我们的计划是部署 3 节点的 mq 集群：
| 主机名 | 控制台端口 | amqp通信端口 |
|---|---|---|
| mq1 | 8081 —> 15672 | 8071 —> 5672 |
| mq2 | 8082 —> 15672 | 8072 —> 5672 |
| mq3 | 8083 —> 15672 | 8073 —> 5672 |
集群中的节点标识默认都是：rabbit@[hostname]，因此以上三个节点的名称分别为：
- rabbit@mq1
- rabbit@mq2
- rabbit@mq3
获取cookie
RabbitMQ 底层依赖于 Erlang，而 Erlang 虚拟机就是一个面向分布式的语言，默认就支持集群模式。集群模式中的每个 RabbitMQ 节点使用 cookie 来确定它们是否被允许相互通信。
要使两个节点能够进行通信，它们必须具有相同的共享秘密，称为 Erlang cookie。cookie 只是一串最多 255 个字符的字母数字字符。
每个集群节点必须具有相同的 cookie。实例之间也需要它来相互通信。
1、我们先在之前启动的 mq 容器中获取一个 cookie 值，作为集群的 cookie。执行下面的命令：
docker exec -it mq cat /var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie
可以看到 cookie 值如下：
BJMMQJBVANPNPATQXDLM
2、接下来，停止并删除当前的 mq 容器，我们重新搭建集群。
docker rm -f mq
准备集群配置
在 /opt 目录下新建一个配置文件 rabbitmq.conf：
cd /opt
# 创建文件
vim rabbitmq.conf
文件内容如下：
loopback_users.guest = false
listeners.tcp.default = 5672
cluster_formation.peer_discovery_backend = rabbit_peer_discovery_classic_config
cluster_formation.classic_config.nodes.1 = rabbit@mq1
cluster_formation.classic_config.nodes.2 = rabbit@mq2
cluster_formation.classic_config.nodes.3 = rabbit@mq3
再创建一个文件，记录 cookie：
cd /opt
# 创建cookie文件
touch .erlang.cookie
# 写入cookie
echo "BJMMQJBVANPNPATQXDLM" > .erlang.cookie
# 修改cookie文件的权限
chmod 600 .erlang.cookie
准备三个目录,mq1、mq2、mq3：
cd /opt
# 创建目录
mkdir mq1 mq2 mq3
然后拷贝 rabbitmq.conf、cookie 文件到mq1、mq2、mq3：
# 进入/opt
cd /opt
# 拷贝
cp rabbitmq.conf mq1
cp rabbitmq.conf mq2
cp rabbitmq.conf mq3
cp .erlang.cookie mq1
cp .erlang.cookie mq2
cp .erlang.cookie mq3
启动集群
创建一个网络：
docker network create mq-net
运行命令：
docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq1/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=283619 \
--name mq1 \
--hostname mq1 \
-p 8071:5672 \
-p 8081:15672 \
rabbitmq:3.8-management
docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq2/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=283619 \
--name mq2 \
--hostname mq2 \
-p 8072:5672 \
-p 8082:15672 \
rabbitmq:3.8-management
docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq3/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=283619 \
--name mq3 \
--hostname mq3 \
-p 8073:5672 \
-p 8083:15672 \
rabbitmq:3.8-management
测试
在 mq1 这个节点上添加一个队列：
如图，在 mq2 和 mq3 两个控制台也都能看到：
数据共享测试
在 mq1 节点上点击这个队列，进入管理页面：
然后利用控制台发送一条消息到这个队列：
结果在 mq2、mq3 上都能看到这条消息：
可用性测试
我们让其中一台节点 mq1 宕机：
docker stop mq1
然后登录 mq2 或 mq3 的控制台，发现 simple.queue 也不可用了：
说明数据并没有拷贝到mq2和mq3。
4.3、镜像集群
在刚刚的案例中，一旦创建队列的主机宕机，队列就会不可用。不具备高可用能力。如果要解决这个问题，必须使用官方提供的镜像集群方案。
官方文档地址：https://www.rabbitmq.com/ha.html
镜像模式的特征
默认情况下，队列只保存在创建该队列的节点上。而镜像模式下，创建队列的节点被称为该队列的主节点，队列还会拷贝到集群中的其它节点，也叫做该队列的镜像节点。
但是，不同队列可以在集群中的任意节点上创建，因此不同队列的主节点可以不同。甚至，一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点。
用户发送给队列的一切请求，例如发送消息、消息回执默认都会在主节点完成，如果是从节点接收到请求，也会路由到主节点去完成。镜像节点仅仅起到备份数据的作用。
当主节点接收到消费者的 ACK 时，所有镜像节点都会删除相关的数据。
总结：
- 镜像队列结构是一主多从（从就是镜像）
- 所有操作都是主节点完成，然后同步给镜像节点
- 主节点宕机后，镜像节点会替代成为新的主节点（如果在主从同步完成前，主节点就已经宕机，可能出现数据丢失）
- 不具备负载均衡功能，因为所有操作都会由主节点完成（但是不同队列，其主节点可以不同，可以利用这个提高吞吐量）
结构如图：
- 节点1是队列1的主节点，同时又是队列3的镜像节点。
- 节点1是队列1的主节点，同时又是队列3的镜像节点。
- 节点1是队列3的主节点，同时又是队列2的镜像节点。
镜像模式的配置
镜像模式的配置有3种模式：
| ha-mode | ha-params | 效果 |
|---|---|---|
| 准确模式 exactly | 队列的副本量 count | 集群中队列副本（主服务器和镜像服务器之和）的数量。count 如果为 1 意味着单个副本：即队列主节点。count 值为 2 表示 2 个副本：1个队列主和1个队列镜像。换句话说：count = 镜像数量 + 1。如果集群中的节点数少于 count，则该队列将镜像到所有节点。如果有集群总数大于 count + 1，并且包含镜像的节点出现故障，则将在另一个节点上创建一个新的镜像。 |
| all | (none) | 队列在群集中的所有节点之间进行镜像。队列将镜像到任何新加入的节点。镜像到所有节点将对所有群集节点施加额外的压力，包括网络 I / O，磁盘 I / O 和磁盘空间使用情况。推荐使用 exactly，设置副本数为（N / 2 +1）。 |
| nodes | node names | 指定队列创建到哪些节点，如果指定的节点全部不存在，则会出现异常。如果指定的节点在集群中存在，但是暂时不可用，会创建节点到当前客户端连接到的节点。 |
这里我们以 rabbitmqctl 命令作为案例来讲解配置语法。
1、exactly模式
rabbitmqctl set_policy ha-two "^two\." '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'
rabbitmqctl set_policy：固定写法ha-two：策略名称，自定义"^two\."：匹配队列的正则表达式，符合命名规则的队列才生效，这里是任何以two.开头的队列名称'{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'：策略内容"ha-mode":"exactly"：策略模式，此处是 exactly 模式，指定副本数量"ha-params":2：策略参数，这里是2，就是副本数量为2，1主1镜像"ha-sync-mode":"automatic"：同步策略，默认是 manual，即新加入的镜像节点不会同步旧的消息。如果设置为 automatic，则新加入的镜像节点会把主节点中所有消息都同步，会带来额外的网络开销
2、all模式
rabbitmqctl set_policy ha-all "^all\." '{"ha-mode":"all"}'
ha-all：策略名称，自定义"^all\."：匹配所有以all.开头的队列名'{"ha-mode":"all"}'：策略内容"ha-mode":"all"：策略模式，此处是 all 模式，即所有节点都会称为镜像节点
3、nodes模式
rabbitmqctl set_policy ha-nodes "^nodes\." '{"ha-mode":"nodes","ha-params":["rabbit@nodeA", "rabbit@nodeB"]}'
rabbitmqctl set_policy：固定写法ha-nodes：策略名称，自定义"^nodes\."：匹配队列的正则表达式，符合命名规则的队列才生效，这里是任何以nodes.开头的队列名称'{"ha-mode":"nodes","ha-params":["rabbit@nodeA", "rabbit@nodeB"]}'：策略内容"ha-mode":"nodes"：策略模式，此处是 nodes 模式"ha-params":["rabbit@mq1", "rabbit@mq2"]：策略参数，这里指定副本所在节点名称
测试
我们使用 exactly 模式的镜像，因为集群节点数量为3，因此镜像数量就设置为2
运行下面的命令：
docker exec -it mq1 bash
rabbitmqctl set_policy ha-two "^two\." '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'
下面，我们在 mq1 节点上创建一个新的队列：
在任意一个 mq 控制台查看队列：
测试数据共享
给 two.queue 发送一条消息：
然后在 mq1、mq2、mq3 的任意控制台查看消息：
测试高可用
现在，我们让 two.queue 的主节点 mq1 宕机：
docker stop mq1
查看集群状态：
查看队列状态：
发现依然是健康的！并且其主节点切换到了rabbit@mq3 上
4.4、仲裁队列
仲裁队列是 RabbitMQ 3.8 版本以后才有的新功能，用来替代镜像队列，具备下列特征：
- 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
添加仲裁队列
1、在任意控制台添加一个队列，一定要选择队列类型为 Quorum 类型：
2、在任意控制台查看队列：
可以看到，仲裁队列的 +2 字样。代表这个队列有 2 个镜像节点。
因为仲裁队列默认的镜像数为 5。如果你的集群有 7 个节点，那么镜像数肯定是 5；而我们集群只有 3 个节点，因此镜像数量就是 3。
SpringAMQP连接MQ集群
修改 application.yml 配置文件，这里用 address 代替 host、port 方式：
spring:
rabbitmq:
addresses: 1.117.74.26:8071, 1.117.74.26:8072, 1.117.74.26:8073
username: admin
password: 283619
virtual-host: /
SpringAMQP创建仲裁队列
在 consumer 服务新建一个类：
@Configuration
public class QuorumConfig {
/**
* 声明一个仲裁队列
*
* @return
*/
@Bean
public Queue quorumQueue() {
return QueueBuilder.durable("quorum.queue2") // 持久化
// 仲裁队列
.quorum()
// 构建
.build();
}
}
