Rabbitmq----分布式场景下的应用-CSDN博客

服务异步通信-分布式场景下的应用

如果单机模式忘记也可以看看这个快速回顾rabbitmq,在做学习

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

下面我们就通过案例来演示每一个步骤。
该工程一个消息生产者

一个消息监听者

用到依赖

  <dependencies>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok</artifactId>
        </dependency>
        <!--AMQP依赖包含RabbitMQ-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-amqp</artifactId>
        </dependency>
        <!--单元测试-->
        <dependency>
            <groupId>org.springframework.boot</groupId>
            <artifactId>spring-boot-starter-test</artifactId>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.fasterxml.jackson.core</groupId>
            <artifactId>jackson-databind</artifactId>
        </dependency>
    </dependencies>

配置文件生成一个信道一会演示

@Configuration
public class CommonConfig {
    @Bean
   public Queue SimpleQueue(){
        return new Queue("simple.queue");
    }
}

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
• 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。

注意

1.1.1.修改配置实现

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ConfirmCallbackMQ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ReturnCallback
• template.mandatory定义消息路由失败时的策略。true则调用ReturnCallbackfalse则直接丢弃消息

1.1.2.定义Return回调

每个RabbitTemplate只能配置一个消息回调ReturnCallback因此需要在项目加载时配置

• ReturnCallback: 处理消息是否被正确路由到队列通常在消息无法被路由时触发。
• ConfirmCallback: 处理消息是否成功发送到Broker无论消息是否被正确路由到队列。它是消息成功投递到Broker的确认机制。

扩展

ReturnCallback消息退回机制

ReturnCallback 用于处理消息被Broker(交换机)退回的情况。这发生在消息发送时消息无法被正确路由到任何队列时通常是因为没有匹配的队列绑定到消息交换机。
当消息被退回时ReturnCallback 中的方法会被触发允许你处理或记录未被正确路由的消息。

ReturnCallback 是在消息发送之前设置的通常用于处理发送不可路由消息的情况。如果消息成功路由到队列它不会被触发。

ConfirmCallback消息发送者的失败回调

ConfirmCallback 用于处理消息是否成功发送到Broker的确认情况。它通常用于确认消息是否被成功投递到Broker即使消息已被正确路由到队列。
ConfirmCallback 在消息发送后Broker返回确认信息时触发。确认信息可以表示消息已成功发送到BrokerACK或发送到Broker后发生错误NACK。

ConfirmCallback 不涉及消息是否被正确路由到队列而是关注消息是否成功发送到Broker。

修改publisher服务添加一个

package cn.itcast.mq.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@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
        });
    }
}

returncallback源码

测试之前对交换机,路由key,队列进行绑定

@Configuration
public class CommonConfig {

    @Bean
    public Queue SimpleQueue(){
        return new Queue("simple.queue");
    }

    /**
     * 交换机以及队列绑定
     */
    @Bean
    TopicExchange exchange(){
        return new TopicExchange("amq.topic");
    }
    @Bean
    Binding binding(){
        return BindingBuilder.bind(SimpleQueue()).to(exchange()).with("simple.test");
    }

}

1.1.3.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

 @Test
    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("amq.topic", "simple.test", message, correlationData);

      
    }

rabitmqtemplate发消息的接口添加参数

• correlationData 包含消息id和回调

可以定义俩个callback

测试结果

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

1.2.1.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

查看配置文件注入时候的源码,其实都是默认持久化的

1.2.2.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

交换机和队列在进行注入的时候就默认是持久化,但是消息并不是持久化的需要进行指定

1.2.3.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

• 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。

发送消息

此时消费端是关闭的,所以可以在队列进行查看消息

重启docker 部署的mq

docker restart mq

消息存在

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

• 1RabbitMQ投递消息给消费者
• 2消费者获取消息后返回ACK给RabbitMQ
• 3RabbitMQ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ackMQ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。

1.3.1.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。

消息被删除

也就是说不关消息设计的业务是否正常执行,当消费者回到后该模式就直接删除消息

1.3.2.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

1.4.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

会不断的重新投递重新消息

怎么办呢

1.4.1.本地重试

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ackmq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

1.4.2.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 如果继续出现异常继续按照此循环

• 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 {
    
    /**
     * 定义统一处理异常消息的队列和交换机
     *
     */
    @Bean
    public Queue ErrorQueue(){
        return new Queue("errorQueue");
    }
    @Bean
    public DirectExchange ErrorExchange(){
        return new DirectExchange("errorExchange");
    }
    @Bean
    public Binding errorBinding(){
        return BindingBuilder.bind(ErrorQueue()).to(ErrorExchange()).with("error");
    }
//异常消息处理器
	  @Bean
    public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
    //失败的消息就会发送到这个routingkey
        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "errorExchange", "error");
    }
}

启动 查看bing关系

测试
发送消息

日志输出
进行了三次本地重试,然后转发给了定义的error队列

在error队列中可以看到消息体和消息异常转发原因

然后可以通过监听这个错误消息队列来进行人工处理,是整个异步通信中的异常兜底方案

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

2.1.1.什么是死信交换机

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

• 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。

2.1.2.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consumer服务中定义一组死信交换机、死信队列

// 声明普通的 simple.queue队列并且为其指定死信交换机dl.direct
@Bean
public Queue simpleQueue2(){
    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("simple");
}

2.1.3.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。

死信交换机和专门设置交换机和队列做异常处理机制的哪个不同的是,异常处理是消费者出现业务异常,消费方只能把该消息发送给专门的处理队列,而死信交换机则是由队列处理无效的消息交给专门的交换机-队列,也是一种安全兜底方案

2.2.TTL

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

• 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

所以延迟消息的原理就是在对一个交换机和队列做ttl时间限制,但是没有消费者消费该队列的消息,所以超过时间的消息都会转发给死信交换机,消费者对死信交换机进行消费,就达到了延迟消息的效果

2.2.1.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"
))
public void listenDlQueue(String msg){
    log.info("接收到 dl.ttl.queue的延迟消息{}", msg);
}

2.2.2.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

@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");
}

此时就申明了一个交换机和队列,并且队列指定了超时时间,

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。

2.2.3.发送消息时设定TTL

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");
}

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。
消息会以短的为准,只要超时就是私信

2.2.4.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时间的消息变为死信
• 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

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。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

2.3.1.安装DelayExchange插件

docker 容器部署需要把插件上传到容器内部,所以先从新创建插件文件夹或者数据卷进行挂载

 docker run -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123 -v mq-plugins:/plugins  --name mq  -p 15672:15672  -p 5672:5672  -d  rabbitmq:3.8-management

RabbitMQ有一个官方的插件社区地址为https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html

下载后复制到挂载的宿主机挂载目录
查询挂载的数据卷在数组机位置

docker volume inspect mq-plugins

将下载好的插件复制出去

sudo cp rabbitmq_delayed_message_exchange-3.8.9-0199d11c.ez  /var/lib/docker/volumes/mq-plugins/_data

进入容器

输入命令

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

运行成功
此时在web页面添加交换机时,就可以使用死信交换机

2.3.2.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

• 接收消息
• 判断消息是否具备x-delay属性
• 如果有x-delay属性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

2.3.3.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"
    ))
    public  void ListernDeadExchange(String msg) {
        log.info("接收到 延迟交换机的延迟消息{}", 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(消息头)x-delay属性指定延迟的时间

测试代码
生产者

  @Test
    public void testDelayQueue() {
        // 创建消息
        Message message = MessageBuilder.withBody("hello, delay queue".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .setHeader("x-delay", 5000).build();
        // 消息ID需要封装到CorrelationData中
        CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
        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())
        );
        // 发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "delay", message, correlationData);
        // 记录日志
        log.debug("发送消息成功");
    }

消费者
    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(name = "delay.queue", durable = "true"),
            exchange = @Exchange(name = "delay.direct",delayed = "true"),
            key = "delay"
    ))
    public  void ListernDeadExchange(String msg) {
        log.info("接收到 延迟交换机的延迟消息{}", msg);
    }

消费者5s后成功收到消息

生产者而报错没有路由,明明代码写了路由

原因是消息的退回异常路由处理,没有异常处理转发而是放在队列里进行报存5s,没有直接到达消费者

虽然业务实现了,但是一直占用退回处理机制会对服务资源进行消耗所以这里进行修改退回回调

 @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
//        通过上下文对象获取注入到spring ioc的bean对象进行加工处理
        RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);

        /**
         * message – the returned message.
         * replyCode – the reply code.
         * replyText – the reply text.
         * exchange – the exchange. routingKey – the routing key.
         */
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, code, text, exchange, routkey) -> {
            //判断是否是延迟消息
            Integer delay = message.getMessageProperties().getReceivedDelay();
            if (delay>0){
                return ;
            }


            log.error("被退回消息响应码:{},响应信息:{},目标{}路由key{}", code, text, exchange, routkey);
            //然后就是处理逻辑
            System.out.println("开发人员处理");

        });
    }

2.3.4.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。之后发送的消息就会成为死信默认会被丢弃这就是消息堆积问题。

解决消息堆积有两种思路

• 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
• 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,内存存储的服务,一旦涉及到高并发,安全性无法得到保证,容易产生宕机的风险

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

这样的读取比起原生肯定所有下降的,但是消息量大到生产>消费还是挺难的,需要酌情考虑

3.2.1.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

3.2.2.基于@Bean声明lazy-queue

无论是queue,还是交换机,或者消息,需要涉及到第三方的附加业务时候需要构造模式进行加工

3.2.3.基于@RabbitListener声明LazyQueue

测试;

    @Bean 
    public Queue lazyQueue(){
        return  QueueBuilder.durable("lazy.queue")
                .lazy()
                .build();
    } 
    @Bean 
    public Queue commonQueue(){
        return  QueueBuilder.durable("common.queue")
                .lazy()
                .build();
    }

声明一个普通队列一个懒队列
发送消息

 @Test
    public void testLazyQueue() {
        // 创建消息  设置为非持久化
        Message message = MessageBuilder.withBody("hello, lazy queue".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT).build();

        // 消息ID需要封装到CorrelationData中
        CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
        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())
        );
        // 发送消息

//       for (int i = 0; i < 100000; i++) {
//                rabbitTemplate.convertAndSend("lazy.queue", message, correlationData);
//            }
   for (int i = 0; i < 100000; i++) {
                rabbitTemplate.convertAndSend("common.queue", message, correlationData);
            }




    }

common普通队列开始接收消息

接收完毕 消息全是写在内存 会占用内存较多

lazy队列:
正常收到消息

发送完毕后查看

消息无丢失,并且都在磁盘

3.3.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
• 使用惰性队列可以再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.MQ集群

4.1.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,但是该普通集群模式一但结点丢失就会丢失数据,没有数据安全

•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。

4.2.普通集群

4.2.1.集群结构和特征

普通集群或者叫标准集群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。不包含队列中的消息。数据不安全,只有引用关系
• 当访问集群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

结构如图

4.2.2.docker部署普通rabbitmq集群

因为docker可以环境隔离,所以采用多个docker 模拟多个机器之间进行连接

1. 在部署之间需要获取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。

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

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

docker 删除没有容器使用的数据卷

 docker volume prune 

创建文件夹,用于集中管理,一个集群文件夹三个结点目录

2.在任一结点新建配置文件rabbitmq.conf

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

# 创建cookie文件
touch .erlang.cookie
# 写入cookie
echo "CHOEKBDJLSGXYLIXNAJL" > .erlang.cookie
# 修改cookie文件的权限
chmod 600 .erlang.cookie

3. 把每一个配置文件和Cookie复制到每一个结点文件夹
   4.创建docker 网络

 docker network create  mq-net

5. 运行挂载

 docker run -d --net mq-net -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node1/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf/  -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node1/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123 --name mq1 --hostname mq1 -p 8071:5672 -p 8081:15672 rabbitmq:3.8-management

 docker run -d --net mq-net -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node2/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf/  -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node2/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123 --name mq2 --hostname mq2 -p 8072:5673 -p 8082:15672 rabbitmq:3.8-management
  docker run -d --net mq-net -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node3/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf/  -v /home/hadoop/Rabbt-cluster/node3/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=admin -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123 --name mq3 --hostname mq3 -p 8073:5674 -p 8083:15672 rabbitmq:3.8-management

6. 查看任一结点的web端
   就可以看到当前结点列表
   
   任意结点
   
   创建队列并且发消息
   
   其他来个队列都可以访问到队列和消息

4.3.镜像集群

4.3.1.集群结构和特征

镜像集群本质是主从模式具备下面的特征

• 交换机、队列、队列中的消息会在各个mq的镜像节点之间同步备份。
• 创建队列的节点被称为该队列的主节点备份到的其它节点叫做该队列的镜像节点。
• 一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点
• 所有操作都是主节点完成然后同步给镜像节点
• 主宕机后镜像节点会替代成新的主(主从备份)

结构如图

4.3.2.docker部署镜像队列模式集群

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。镜像集群是集群的一种策略配置,所以只需要在刚才搭建的集群集群做指定即可

官方文档地址https://www.rabbitmq.com/ha.html

4.1.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作用。

当主节点接收到消费者的ACK时所有镜像都会删除节点中的数据。

总结如下

• 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
• 主宕机后镜像节点会替代成新的主如果在主从同步完成前主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有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

4.2.镜像模式的配置

镜像模式的配置有3种模式来指定镜像结点

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。如果群集中的节点数少于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。
三种模式的优缺点
exactly

• 优点
  这是默认的队列镜像模式因此不需要额外的配置。
  消息只会在主节点和一个从节点之间进行镜像降低了性能开销。
• 缺点
  如果主节点发生故障消息只会在一个从节点上可用可能会导致消息丢失。
  不提供冗余级别的自动调整需要手动配置。

all

• 优点
  消息在所有从节点之间进行镜像提供了最高级别的冗余和可用性。
  适用于对数据持久性和高可用性要求非常高的场景。
• 缺点
  带来了较大的性能开销因为消息在所有节点之间同步。
  可能会对硬件资源产生较大的压力特别是在大型集群中。

nodes

• 优点
  这是一种介于exactly和all之间的配置。消息会在指定的一组节点之间进行镜像。
  允许您根据需要选择特定的从节点以平衡性能和冗余级别。
• 缺点
  需要手动指定节点因此需要更多的配置工作。
  需要仔细权衡冗余和性能需求。

语法示例

4.2.1.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21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

进入任意容器进行演示

此时在管理端可以看到策略

只要队列名字符合正则表达式即可生效
新建队列

队列被特殊表示

点+1

就可以看到当前主机的镜像结点

发送消息

每一个结点都可以看到,但是这是普通集群的基本功能消息引用
测试宕机当前结点

此时主节点宕机mq3,当前结点不会丢失,而是自动寻找健康结点

重启后,结点结构不变

并且之间发布的消息不会丢失

4.2.2.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

4.2.3.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

4.4.仲裁队列

4.4.1.集群特征

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

• 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

4.4.2.添加队列

web端添加,

测试添加仲裁队列

添加后自动将另外俩个结点队列设置为从节点,达到主从架构

4.5集群动态扩容

4.5.1.加入集群

1启动一个新的MQ容器

docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \
--name mq4 \
--hostname mq5 \
-p 8074:15672 \
-p 8084:15672 \
rabbitmq:3.8-management

2进入容器控制台

docker exec -it mq4 bash

3停止mq进程

rabbitmqctl stop_app

4重置RabbitMQ中的数据

rabbitmqctl reset

5加入mq1

rabbitmqctl join_cluster rabbit@mq1

6再次启动mq进程

rabbitmqctl start_app

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

4.4.3.Java代码创建仲裁队列

@Bean
public Queue quorumQueue() {
    return QueueBuilder
        .durable("quorum.queue") // 持久化
        .quorum() // 仲裁队列
        .build();
}

俩种队列模式:
仲裁队列和镜像队列有不同的设计和工作原理各自适用于不同的使用情境

• 仲裁队列

仲裁队列使用 Raft 一致性算法来确保数据一致性提供了更强的数据冗余和可用性。
仲裁队列可以在分布式环境中自动执行故障转移因此在节点故障时能够快速恢复。
适合那些对数据一致性和可用性要求非常高的应用场景。
镜像队列

• 镜像队列

镜像队列通过在多个节点之间复制消息提供了数据冗余但不使用 Raft 等一致性算法。
镜像队列可以用于提高可用性但不如仲裁队列那样能够提供强一致性。
可以根据需要手动配置队列的镜像级别。
通常您可以根据具体的业务需求和性能要求来选择使用仲裁队列或镜像队列。在某些情况下特别是对于要求强一致性和自动故障转移的应用仲裁队列可能是更好的选择。但在其他情况下镜像队列可能足够满足您的需求并且在性能方面更有效率。

4.4.4.Sp

ringAMQP连接MQ集群

注意这里用address集群地址来代替host、port方式

spring:
  rabbitmq:
    addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
    username: admin
    password: 123
    virtual-host: /