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:
针对这些问题,RabbitMQ分别给出了解决方案:
下面我们就通过案例来演示每一个步骤。
首先,导入课前资料提 ·1供的demo工程:
项目结构如下:
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:
注意:
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:
package cn.itcast.mq.config;
@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
});
rabbitTemplate.setConfirmCallback(new RabbitTemplate.ConfirmCallback() {
/**
* @param correlationData 自定义的数据
* @param ack 是否确认
* @param cause 原因
*/
@Override
public void confirm(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);
}
}
});
}
@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", false, false);
}
@Bean
public Queue simpleQueue(){
return new Queue("simple.queue",false);
}
@Bean
public Binding binding(){
return BindingBuilder.bind(simpleQueue()).to(simpleExchange()).with("simple");
}
}
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());
// 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
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
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。
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:
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:
@Bean
public Queue simpleQueue(){
return new Queue("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:
利用SpringAMQP发送消息时,可以设置消息的属性(MessageProperties),指定delivery-mode:
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。
@Test
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
String routingKey = "simple";
String message = "hello, spring amqp!";
// 自定义数据
CorrelationData data = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("simple.direct", routingKey, message, new MessagePostProcessor() {
// 后置处理消息
@Override
public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
// 设置消息的持久化方式
message.getMessageProperties().setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT);
return message;
}
},data);
}
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:
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:
一般,我们都是使用默认的auto即可。
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。
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:
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:
怎么办呢?
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-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:
结论:
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:
package cn.itcast.mq.config;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
@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");
}
}
如何确保RabbitMQ消息的可靠性?
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):
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,检查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:
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。
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
@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
// return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
return new RejectAndDontRequeueRecoverer();
}
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。
我们在producer服务CommonConfig中,定义一组死信交换机、死信队列:
@Bean
public Queue simpleQueue(){
return QueueBuilder.durable("simple.queue") // 指定队列名称,并持久化
.deadLetterExchange("dl.direct") // 指定死信交换机
.build();
}
// 声明死信交换机 dl.direct
@Bean
public DirectExchange dlExchange(){
return new DirectExchange("dl.direct", true, false);
}
// 声明存储死信的队列 dl.queue
@Bean
public Queue dlQueue(){
return new Queue("dl.queue", true);
}
// 将死信队列 与 死信交换机绑定
@Bean
public Binding dlBinding(){
return BindingBuilder.bind(dlQueue()).to(dlExchange()).with("dl");
}
注意:
之前我们已经声明过simple.queue队列了,而再次声明的simple.queue 多了些属性。 启动时不会覆盖之前队列,而是会报错,
需要删除simple.queue队列后再次创建
什么样的消息会成为死信?
死信交换机的使用场景是什么?
一个队列中的消息如果超时未消费,则会变为死信,超时分为两种情况:
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"
))
public void listenDlQueue(String msg){
log.info("接收到 dl.ttl.queue的延迟消息:{}", msg);
}
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:
@Bean
public Queue ttlQueue(){
return QueueBuilder.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:
@Bean
public DirectExchange ttlExchange(){
return new DirectExchange("ttl.direct");
}
@Bean
public Binding ttlBinding(){
return BindingBuilder.bind(ttlQueue()).to(ttlExchange()).with("ttl");
}
发送消息,但是不要指定TTL:
@Test
public void testTTLQueue() {
// 创建消息
String message = "hello, ttl queue";
// 消息ID,需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
// 记录日志
log.debug("发送消息成功");
}
发送消息的日志:
查看下接收消息的日志:
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。
在发送消息时,也可以指定TTL:
@Test
public void testTTLMsg() {
// 创建消息
Message message = MessageBuilder
.withBody("hello, ttl message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
.setExpiration("5000")
.build();
// 消息ID,需要封装到CorrelationData中
CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
log.debug("发送消息成功");
}
查看发送消息日志:
接收消息日志:
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,任意一个到期就会成为死信。
消息超时的两种方式是?
如何实现发送一个消息20秒后消费者才收到消息?
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:
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
参考课前资料:
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:
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。
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"
))
public void listenDelayedQueue(String msg){
log.info("接收到 delay.queue的延迟消息:{}", msg);
}
也可以基于@Bean的方式:
发送消息时,一定要携带x-delay属性,指定延迟的时间:
@Test
public void testDelayedMsg() {
// 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 = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
// 发送消息
rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "delay", message, correlationData);
log.debug("发送消息成功");
}
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
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。
https://blog.csdn.net/cuibin1991/article/details/107930479
解决消息堆积有两种思路:
要提升队列容积,把消息保存在内存中显然是不行的。
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:
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,是所有的队列测试 :
声明一个惰性队列 一个普通队列
// 惰性队列
@Bean
public Queue lazyQueue(){
return QueueBuilder.durable("lazy.queue")
.lazy()
.build();
}
// 普通队列
@Bean
public Queue normalQueue(){
return QueueBuilder.durable("normal.queue")
.build();
}
测试发送20万条消息,到普通队列 及 惰性队列
@Test
public void testSendManyMsg(){
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < 200000; i++) {
CorrelationData data = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
rabbitTemplate.convertAndSend( "","lazy.queue", "message "+i,data);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("批量发送消息 消耗时间: " + (endTime - startTime));
}
消息堆积问题的解决方案?
惰性队列的优点有哪些?
惰性队列的缺点有哪些?
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。
普通集群,或者叫标准集群(classic cluster),具备下列特征:
结构如图:
参考课前资料:《RabbitMQ部署指南.md》
镜像集群:本质是主从模式,具备下面的特征:
结构如图:
参考课前资料:《RabbitMQ部署指南.md》
仲裁队列:仲裁队列是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:
参考课前资料:《RabbitMQ部署指南.md》
@Bean
public Queue quorumQueue() {
return QueueBuilder
.durable("quorum.queue") // 持久化
.quorum() // 仲裁队列
.build();
}
注意,这里用address来代替host、port方式
spring:
rabbitmq:
addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
username: itcast
password: 123321
virtual-host: /
mq : 作用 使用场景
常见消息队列: rabbitmq
rabbitmq 实现AMQP协议:
rabbitmq 支持消息模式: 简单模式 work工作队列 广播 路由 主题模式
"" fanout direct topic
mq 项目中的实际使用场景
mq 如何保证mq可靠性 / 100%消费成功 / 消息不丢失
mq 消息重试机制
mq 延迟队列
mq 中如果消息堆积问题
mq 如何保证高可用
普通集群
镜像集群
仲裁队列
mq 消费者如何保证消费的幂等性
判断 文章状态是否4 或 8
判断 文章自动审核 1
基于redis 消息生成全局ID
图:
[外链图片转存中…(img-nKX9KURb-1706781128601)]
参考课前资料:《RabbitMQ部署指南.md》
仲裁队列:仲裁队列是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:
参考课前资料:《RabbitMQ部署指南.md》
@Bean
public Queue quorumQueue() {
return QueueBuilder
.durable("quorum.queue") // 持久化
.quorum() // 仲裁队列
.build();
}
注意,这里用address来代替host、port方式
spring:
rabbitmq:
addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
username: itcast
password: 123321
virtual-host: /
mq : 作用 使用场景
常见消息队列: rabbitmq
rabbitmq 实现AMQP协议:
rabbitmq 支持消息模式: 简单模式 work工作队列 广播 路由 主题模式
"" fanout direct topic
mq 项目中的实际使用场景
mq 如何保证mq可靠性 / 100%消费成功 / 消息不丢失
mq 消息重试机制
mq 延迟队列
mq 中如果消息堆积问题
mq 如何保证高可用
普通集群
镜像集群
仲裁队列
mq 消费者如何保证消费的幂等性
判断 文章状态是否4 或 8
判断 文章自动审核 1
基于redis 消息生成全局ID