一、概述
RabbitMQ本身是基于Erlang编写，Erlang语言天生具备分布式特性（通过同步Erlang集群各节点的erlang.cookie来实现）。因此，RabbitMQ天然支持集群。集群是保证可靠性的一种方式，同时可以通过水平扩展以达到增加消息吞吐量能力的目的。
RabbitMQ支持两种集群模式：
- 普通集群模式
- 镜像队列集群模式
下面 分别针对这两种模式进行介绍。
二、RabbitMQ普通集群模式的实现原理
下图展示了一个采用三个节点组成了一个RabbitMQ的集群，Exchange A（交换器）的元数据信息在所有节点上是一致的，而Queue（存放消息的队列）的完整数据则只会存在于它所创建的那个节点上，其他节点只知道这个queue的metadata信息和一个指向queue的owner node的指针。
RabbitMq Cluster.png
RabbitMQ集群元数据的同步
RabbitMQ集群会始终同步四种类型的内部元数据：
- a. 队列元数据：队列名称和它的属性
- b. 交换器元数据：交换器名称、类型和属性
- c. 绑定元数据：一张简单的表格展示了如何将消息路由到队列
- d. vhost元数据：为vhost内的队列、交换器和绑定提供命名空间和安全属性
因此，当用户访问其中任何一个RabbitMQ节点时，通过rabbitmqctl查询到的queue／user／exchange/vhost等信息都是相同的。
为何RabbitMQ集群仅采用元数据同步的方式
第一，存储空间。如果每个集群节点都拥有所有Queue的完全数据拷贝，那么每个节点的存储空间会非常大，集群的消息积压能力会非常弱（无法通过集群节点的扩容提高消息积压能力）；
第二，性能。消息的发布者需要将消息复制到每一个集群节点，对于持久化消息，网络和磁盘同步复制的开销都会明显增加。
RabbitMQ集群发送/订阅消息的基本原理
RabbitMQ集群的工作原理图如下：
Cluster1.png
普通集群模式，意思就是在多台机器上启动多个 RabbitMQ 实例，每个机器启动一个。你创建的 queue，只会放在一个 RabbitMQ 实例上，但是每个实例都同步 queue 的元数据（元数据可以认为是 queue 的一些配置信息，通过元数据，可以找到 queue 所在实例）。你消费的时候，实际上如果连接到了另外一个实例，那么那个实例会从 queue 所在实例上拉取数据过来。
mq-7
这种方式确实很麻烦，也不怎么好，没做到所谓的分布式，就是个普通集群。因为这导致你要么消费者每次随机连接一个实例然后拉取数据，要么固定连接那个 queue 所在实例消费数据，前者有数据拉取的开销，后者导致单实例性能瓶颈。
而且如果那个放 queue 的实例宕机了，会导致接下来其他实例就无法从那个实例拉取，如果你开启了消息持久化，让 RabbitMQ 落地存储消息的话，消息不一定会丢，得等这个实例恢复了，然后才可以继续从这个 queue 拉取数据。
所以这个事儿就比较尴尬了，这就没有什么所谓的高可用性，这方案主要是提高吞吐量的，就是说让集群中多个节点来服务某个 queue 的读写操作。
三、RabbitMQ镜像队列原理
镜像队列是基于普通的集群模式的，然后再添加一些策略，所以还是得先配置普通集群，然后才能设置镜像队列。镜像队列存在于多个节点。要实现镜像模式，需要先搭建一个普通集群模式，在这个模式的基础上再配置镜像模式以实现高可用。
这种模式，才是所谓的 RabbitMQ 的高可用模式。跟普通集群模式不一样的是，在镜像集群模式下，你创建的 queue，无论元数据还是 queue 里的消息都会存在于多个实例上，就是说，每个 RabbitMQ 节点都有这个 queue 的一个完整镜像，包含 queue 的全部数据的意思。然后每次你写消息到 queue 的时候，都会自动把消息同步到多个实例的 queue 上。
mq-8
那么如何开启这个镜像集群模式呢？其实很简单，RabbitMQ 有很好的管理控制台，就是在后台新增一个策略，这个策略是镜像集群模式的策略，指定的时候是可以要求数据同步到所有节点的，也可以要求同步到指定数量的节点，再次创建 queue 的时候，应用这个策略，就会自动将数据同步到其他的节点上去了。
这样的话，好处在于，你任何一个机器宕机了，没事儿，其它机器（节点）还包含了这个 queue 的完整数据，别的 consumer 都可以到其它节点上去消费数据。坏处在于，第一，这个性能开销也太大了吧，消息需要同步到所有机器上，导致网络带宽压力和消耗很重！第二，这么玩儿，不是分布式的，就没有扩展性可言了，如果某个 queue 负载很重，你加机器，新增的机器也包含了这个 queue 的所有数据，并没有办法线性扩展你的 queue。你想，如果这个 queue 的数据量很大，大到这个机器上的容量无法容纳了，此时该怎么办呢？
总结
镜像节点在集群中的其他节点拥有从队列拷贝，一旦主节点不可用，最老的从队列将被选举为新的主队列。但镜像队列不能作为负载均衡使用，因为每个操作在所有节点都要做一遍。该模式带来的副作用也很明显，除了降低系统性能外，如果镜像队列数量过多，加之大量的消息进入，集群内部的网络带宽将会被这种同步通讯大大消耗掉。所以这种集群模式只对可靠性要求较高的场合适用。
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