RabbitMQ

RabbitMQ是流行的开源消息队列系统，用erlang语言开发。RabbitMQ是AMQP（高级消息队列协议）的标准实现。支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX，持久化。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。

RabbitMQ是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写，支持多种客户端。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗，消息队列是一种应用系统之间的通信方法，是通过读写出入队列的消息来通信（RPC则是通过直接调用彼此来通信的）

AMQP(Advanced Message Queuing Protocol)高级消息队列协议是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦，消息的发送者无需知道消息使用者的存在，反之亦然。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。

rabbitmq架构图

几个重要概念：

Broker：简单来说就是消息队列服务器实体。

• Exchange：消息交换机，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列。

• Queue：消息队列载体，每个消息都会被投入到一个或多个队列。

• Binding：绑定，它的作用就是把exchange和queue按照路由规则绑定起来。

• Routing Key：路由关键字，exchange根据这个关键字进行消息投递。

• vhost：虚拟主机，一个broker里可以开设多个vhost，用作不同用户的权限分离。

• producer：消息生产者，就是投递消息的程序。

• consumer：消息消费者，就是接受消息的程序。

• channel：消息通道，在客户端的每个连接里，可建立多个channel，每个channel代表一个会话任务。

消息队列的使用过程，如下：

（1）客户端连接到消息队列服务器，打开一个channel。

（2）客户端声明一个exchange，并设置相关属性。

（3）客户端声明一个queue，并设置相关属性。

（4）客户端使用routing key，在exchange和queue之间建立好绑定关系。

（5）客户端投递消息到exchange。

exchange接收到消息后，就根据消息的key和已经设置的binding，进行消息路由，将消息投递到一个或多个队列里。

• ConnectionFactory(连接工厂): 生产Connection的的工厂

• Connection(连接):是RabbitMQ的socket的长链接，它封装了socket协议相关部分逻辑

• Channel(频道|信道): 是建立在Connection连接之上的一种轻量级的连接，我们大部分的业务操作是在-Channel这个接口中完成的，包括定义队列的声明queueDeclare、交换机的声明exchangeDeclare、队列的绑定queueBind、发布消息basicPublish、消费消息basicConsume等。如果把Connection比作一条光纤电缆的话，那么Channel信道就比作成光纤电缆中的其中一束光纤。一个Connection上可以创建任意数量的Channel。

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• Producer(生产者)：生产者用于发布消息

• Exchange(交换机)：生产者会将消息发送到交换机，然后交换机通过路由策略(规则)将消息路由到匹配的队列中去

• Routing Key(路由键)：一个String值，用于定义路由规则，在队列绑定的时候需要指定路由键，在生产者发布消息的时候需要指定路由键，当消息的路由键和队列绑定的路由键匹配时，消息就会发送到该队列。

• Queue(队列):用于存储消息的容器，可以看成一个有序的数组，生产者生产的消息会发送到交换机中，最终交换机将消息存储到某个或某些队列中，队列可被消费者订阅，消费者从订阅的队列中获取消息。

• Binding(绑定): Binding并不是一个概念，而是一种操作，RabbitMQ中通过绑定，以路由键作为桥梁将-

• Exchange与Queue关联起来(Exchange—>Routing Key—>Queue)，这样RabbitMQ就知道如何正确地将消息路由到指定的队列了，通过queueBind方法将Exchange、Routing Key、Queue绑定起来

• Consumer(消费者)：用于从队列中获取消息，消费者只需关注队列即可，不需要关注交换机和路由键，消费者可以通过basicConsume(订阅模式可以从队列中一直持续的自动的接收消息)或者basicGet(先订阅消息，然后获取单条消息，再然后取消订阅，也就是说basicGet一次只能获取一条消息，如果还想再获取下一条还要再次调用basicGet)来从队列中获取消息

• vhost(虚拟主机): RabbitMQ 通过虚拟主机（virtual host）来分发消息, 拥有自己独立的权限控制，不同的vhost之间是隔离的，单独的。vhost是权限控制的基本单位，用户只能访问与之绑定的vhost，默认vhost：”/” ,默认用户”guest” 密码“guest”，来访问默认的vhost。

  
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ConnectionFactory、Connection、Channel

ConnectionFactory、Connection、Channel都是RabbitMQ对外提供的API中最基本的对象。Connection是RabbitMQ的socket链接，它封装了socket协议相关部分逻辑。ConnectionFactory为Connection的制造工厂。 Channel是我们与RabbitMQ打交道的最重要的一个接口，我们大部分的业务操作是在Channel这个接口中完成的，包括定义Queue、定义Exchange、绑定Queue与Exchange、发布消息等。

Queue

Queue（队列）是RabbitMQ的内部对象，用于存储消息，用下图表示。

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RabbitMQ中的消息都只能存储在Queue中，生产者（下图中的P）生产消息并最终投递到Queue中，消费者（下图中的C）可以从Queue中获取消息并消费。

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多个消费者可以订阅同一个Queue，这时Queue中的消息会被平均分摊给多个消费者进行处理，而不是每个消费者都收到所有的消息并处理。

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Message acknowledgment

在实际应用中，可能会发生消费者收到Queue中的消息，但没有处理完成就宕机（或出现其他意外）的情况，这种情况下就可能会导致消息丢失。为了避免这种情况发生，我们可以要求消费者在消费完消息后发送一个回执给RabbitMQ，RabbitMQ收到消息回执（Message acknowledgment）后才将该消息从Queue中移除；如果RabbitMQ没有收到回执并检测到消费者的RabbitMQ连接断开，则RabbitMQ会将该消息发送给其他消费者（如果存在多个消费者）进行处理。这里不存在timeout概念，一个消费者处理消息时间再长也不会导致该消息被发送给其他消费者，除非它的RabbitMQ连接断开。 这里会产生另外一个问题，如果我们的开发人员在处理完业务逻辑后，忘记发送回执给RabbitMQ，这将会导致严重的bug——Queue中堆积的消息会越来越多；消费者重启后会重复消费这些消息并重复执行业务逻辑…

另外pub message是没有ack的。

Message durability

如果我们希望即使在RabbitMQ服务重启的情况下，也不会丢失消息，我们可以将Queue与Message都设置为可持久化的（durable），这样可以保证绝大部分情况下我们的RabbitMQ消息不会丢失。但依然解决不了小概率丢失事件的发生（比如RabbitMQ服务器已经接收到生产者的消息，但还没来得及持久化该消息时RabbitMQ服务器就断电了），如果我们需要对这种小概率事件也要管理起来，那么我们要用到事务。由于这里仅为RabbitMQ的简单介绍，所以这里将不讲解RabbitMQ相关的事务。

Prefetch count

前面我们讲到如果有多个消费者同时订阅同一个Queue中的消息，Queue中的消息会被平摊给多个消费者。这时如果每个消息的处理时间不同，就有可能会导致某些消费者一直在忙，而另外一些消费者很快就处理完手头工作并一直空闲的情况。我们可以通过设置prefetchCount来限制Queue每次发送给每个消费者的消息数，比如我们设置prefetchCount=1，则Queue每次给每个消费者发送一条消息；消费者处理完这条消息后Queue会再给该消费者发送一条消息。

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Exchange

在上一节我们看到生产者将消息投递到Queue中，实际上这在RabbitMQ中这种事情永远都不会发生。实际的情况是，生产者将消息发送到Exchange（交换器，下图中的X），由Exchange将消息路由到一个或多个Queue中（或者丢弃）。

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Exchange是按照什么逻辑将消息路由到Queue的？这个将在Binding一节介绍。 RabbitMQ中的Exchange有四种类型，不同的类型有着不同的路由策略，这将在Exchange Types一节介绍。

routing key

生产者在将消息发送给Exchange的时候，一般会指定一个routing key，来指定这个消息的路由规则，而这个routing key需要与Exchange Type及binding key联合使用才能最终生效。 在Exchange Type与binding key固定的情况下（在正常使用时一般这些内容都是固定配置好的），我们的生产者就可以在发送消息给Exchange时，通过指定routing key来决定消息流向哪里。 RabbitMQ为routing key设定的长度限制为255 bytes。

Binding

RabbitMQ中通过Binding将Exchange与Queue关联起来，这样RabbitMQ就知道如何正确地将消息路由到指定的Queue了。

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Binding key

在绑定（Binding）Exchange与Queue的同时，一般会指定一个binding key；消费者将消息发送给Exchange时，一般会指定一个routing key；当binding key与routing key相匹配时，消息将会被路由到对应的Queue中。这个将在Exchange Types章节会列举实际的例子加以说明。 在绑定多个Queue到同一个Exchange的时候，这些Binding允许使用相同的binding key。 binding key 并不是在所有情况下都生效，它依赖于Exchange Type，比如fanout类型的Exchange就会无视binding key，而是将消息路由到所有绑定到该Exchange的Queue。

Exchange Types

RabbitMQ常用的Exchange Type有fanout、direct、topic、headers这四种（AMQP规范里还提到两种Exchange Type，分别为system与自定义，这里不予以描述），下面分别进行介绍。

fanout

fanout类型的Exchange路由规则非常简单，它会把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与它绑定的Queue中。

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上图中，生产者（P）发送到Exchange（X）的所有消息都会路由到图中的两个Queue，并最终被两个消费者（C1与C2）消费。

direct

direct类型的Exchange路由规则也很简单，它会把消息路由到那些binding key与routing key完全匹配的Queue中。

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以上图的配置为例，我们以routingKey=”error”发送消息到Exchange，则消息会路由到Queue1（amqp.gen-S9b…，这是由RabbitMQ自动生成的Queue名称）和Queue2（amqp.gen-Agl…）；如果我们以routingKey=”info”或routingKey=”warning”来发送消息，则消息只会路由到Queue2。如果我们以其他routingKey发送消息，则消息不会路由到这两个Queue中。

topic

前面讲到direct类型的Exchange路由规则是完全匹配binding key与routing key，但这种严格的匹配方式在很多情况下不能满足实际业务需求。topic类型的Exchange在匹配规则上进行了扩展，它与direct类型的Exchage相似，也是将消息路由到binding key与routing key相匹配的Queue中，但这里的匹配规则有些不同，它约定：

• routing key为一个句点号“. ”分隔的字符串（我们将被句点号“. ”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词），如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”
• binding key与routing key一样也是句点号“. ”分隔的字符串
• binding key中可以存在两种特殊字符“”与“#”，用于做模糊匹配，其中“”用于匹配一个单词，“#”用于匹配多个单词（可以是零个）

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以上图中的配置为例，routingKey=”quick.orange.rabbit”的消息会同时路由到Q1与Q2，routingKey=”lazy.orange.fox”的消息会路由到Q1与Q2，routingKey=”lazy.brown.fox”的消息会路由到Q2，routingKey=”lazy.pink.rabbit”的消息会路由到Q2（只会投递给Q2一次，虽然这个routingKey与Q2的两个bindingKey都匹配）；routingKey=”quick.brown.fox”、routingKey=”orange”、routingKey=”quick.orange.male.rabbit”的消息将会被丢弃，因为它们没有匹配任何bindingKey。

headers

headers类型的Exchange不依赖于routing key与binding key的匹配规则来路由消息，而是根据发送的消息内容中的headers属性进行匹配。 在绑定Queue与Exchange时指定一组键值对；当消息发送到Exchange时，RabbitMQ会取到该消息的headers（也是一个键值对的形式），对比其中的键值对是否完全匹配Queue与Exchange绑定时指定的键值对；如果完全匹配则消息会路由到该Queue，否则不会路由到该Queue。 该类型的Exchange没有用到过（不过也应该很有用武之地），所以不做介绍。

RPC

MQ本身是基于异步的消息处理，前面的示例中所有的生产者（P）将消息发送到RabbitMQ后不会知道消费者（C）处理成功或者失败（甚至连有没有消费者来处理这条消息都不知道）。 但实际的应用场景中，我们很可能需要一些同步处理，需要同步等待服务端将我的消息处理完成后再进行下一步处理。这相当于RPC（Remote Procedure Call，远程过程调用）。在RabbitMQ中也支持RPC。

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RabbitMQ 中实现RPC 的机制是：

• 客户端发送请求（消息）时，在消息的属性（MessageProperties ，在AMQP 协议中定义了14中properties ，这些属性会随着消息一起发送）中设置两个值replyTo （一个Queue 名称，用于告诉服务器处理完成后将通知我的消息发送到这个Queue 中）和correlationId （此次请求的标识号，服务器处理完成后需要将此属性返还，客户端将根据这个id了解哪条请求被成功执行了或执行失败）
• 服务器端收到消息并处理
• 服务器端处理完消息后，将生成一条应答消息到replyTo 指定的Queue ，同时带上correlationId 属性
• 客户端之前已订阅replyTo 指定的Queue ，从中收到服务器的应答消息后，根据其中的correlationId属性分析哪条请求被执行了，根据执行结果进行后续业务处理

总结

本文介绍了RabbitMQ 中个人认为最重要的概念，充分利用RabbitMQ 提供的这些功能就可以处理我们绝大部分的异步业务了。

RabbitMQ 选型和对比

1.从社区活跃度

按照目前网络上的资料，RabbitMQ 、activeM 、ZeroMQ 三者中，综合来看，RabbitMQ 是首选。

2.持久化消息比较

ZeroMq 不支持，ActiveMq 和RabbitMq 都支持。持久化消息主要是指我们机器在不可抗力因素等情况下挂掉了，消息不会丢失的机制。

3.综合技术实现

可靠性、灵活的路由、集群、事务、高可用的队列、消息排序、问题追踪、可视化管理工具、插件系统等等。

RabbitMq / Kafka 最好，ActiveMq 次之，ZeroMq 最差。当然ZeroMq 也可以做到，不过自己必须手动写代码实现，代码量不小。尤其是可靠性中的：持久性、投递确认、发布者证实和高可用性。

4.高并发

毋庸置疑，RabbitMQ 最高，原因是它的实现语言是天生具备高并发高可用的erlang 语言。

5.比较关注的比较， RabbitMQ 和 Kafka

RabbitMq 比Kafka 成熟，在可用性上，稳定性上，可靠性上， RabbitMq 胜于 Kafka （理论上）。

另外，Kafka 的定位主要在日志等方面， 因为Kafka 设计的初衷就是处理日志的，可以看做是一个日志（消息）系统一个重要组件，针对性很强，所以 如果业务方面还是建议选择 RabbitMq 。

还有就是，Kafka 的性能（吞吐量、TPS ）比RabbitMq 要高出来很多。

选型最后总结：

如果我们系统中已经有选择 Kafka ，或者 RabbitMq ，并且完全可以满足现在的业务，建议就不用重复去增加和造轮子。

可以在 Kafka 和 RabbitMq 中选择一个适合自己团队和业务的，这个才是最重要的。但是毋庸置疑现阶段，综合考虑没有第三选择。

队列声明和队列持久化，消息持久化

队列声明和队列持久化，消息持久化

消费者确认ack，生产者消息确认 Confirm机制，事务机制

消费者确认ack，生产者消息确认 Confirm机制，事务机制

消息队列中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用耦合，异步消息，流量削锋等问题

实现高性能，高可用，可伸缩和最终一致性架构

使用较多的消息队列有ActiveMQ，RabbitMQ，ZeroMQ，Kafka，MetaMQ，RocketMQ

消息队列应用场景

以下介绍消息队列在实际应用中常用的使用场景。异步处理，应用解耦，流量削锋和消息通讯四个场景

2.1异步处理

场景说明：用户注册后，需要发注册邮件和注册短信。传统的做法有两种 1.串行的方式；2.并行方式

（1）串行方式：将注册信息写入数据库成功后，发送注册邮件，再发送注册短信。以上三个任务全部完成后，返回给客户端

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（2）并行方式：将注册信息写入数据库成功后，发送注册邮件的同时，发送注册短信。以上三个任务完成后，返回给客户端。与串行的差别是，并行的方式可以提高处理的时间

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假设三个业务节点每个使用50毫秒钟，不考虑网络等其他开销，则串行方式的时间是150毫秒，并行的时间可能是100毫秒。

因为CPU在单位时间内处理的请求数是一定的，假设CPU1秒内吞吐量是100次。则串行方式1秒内CPU可处理的请求量是7次（1000/150）。并行方式处理的请求量是10次（1000/100）

小结：如以上案例描述，传统的方式系统的性能（并发量，吞吐量，响应时间）会有瓶颈。如何解决这个问题呢？

引入消息队列，将不是必须的业务逻辑，异步处理。改造后的架构如下：

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按照以上约定，用户的响应时间相当于是注册信息写入数据库的时间，也就是50毫秒。注册邮件，发送短信写入消息队列后，直接返回，因此写入消息队列的速度很快，基本可以忽略，因此用户的响应时间可能是50毫秒。因此架构改变后，系统的吞吐量提高到每秒20 QPS。比串行提高了3倍，比并行提高了两倍

2.2应用解耦

场景说明：用户下单后，订单系统需要通知库存系统。传统的做法是，订单系统调用库存系统的接口。如下图

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传统模式的缺点：

• 假如库存系统无法访问，则订单减库存将失败，从而导致订单失败

• 订单系统与库存系统耦合

如何解决以上问题呢？引入应用消息队列后的方案，如下图：

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• 订单系统：用户下单后，订单系统完成持久化处理，将消息写入消息队列，返回用户订单下单成功

• 库存系统：订阅下单的消息，采用拉/推的方式，获取下单信息，库存系统根据下单信息，进行库存操作

• 假如：在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单，因为下单后，订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦

2.3流量削锋

流量削锋也是消息队列中的常用场景，一般在秒杀或团抢活动中使用广泛

应用场景：秒杀活动，一般会因为流量过大，导致流量暴增，应用挂掉。为解决这个问题，一般需要在应用前端加入消息队列。

• 可以控制活动的人数

• 可以缓解短时间内高流量压垮应用

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• 用户的请求，服务器接收后，首先写入消息队列。假如消息队列长度超过最大数量，则直接抛弃用户请求或跳转到错误页面

• 秒杀业务根据消息队列中的请求信息，再做后续处理

2.4日志处理

日志处理是指将消息队列用在日志处理中，比如Kafka的应用，解决大量日志传输的问题。架构简化如下

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• 日志采集客户端，负责日志数据采集，定时写受写入Kafka队列

• Kafka消息队列，负责日志数据的接收，存储和转发

• 日志处理应用：订阅并消费kafka队列中的日志数据

以下是新浪kafka日志处理应用案例：转自（http://cloud.51cto.com/art/201507/484338.htm）

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(1)Kafka：接收用户日志的消息队列

(2)Logstash：做日志解析，统一成JSON输出给Elasticsearch

(3)Elasticsearch：实时日志分析服务的核心技术，一个schemaless，实时的数据存储服务，通过index组织数据，兼具强大的搜索和统计功能

(4)Kibana：基于Elasticsearch的数据可视化组件，超强的数据可视化能力是众多公司选择ELK stack的重要原因

2.5消息通讯

消息通讯是指，消息队列一般都内置了高效的通信机制，因此也可以用在纯的消息通讯。比如实现点对点消息队列，或者聊天室等

点对点通讯：

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客户端A和客户端B使用同一队列，进行消息通讯。

聊天室通讯：

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客户端A，客户端B，客户端N订阅同一主题，进行消息发布和接收。实现类似聊天室效果。

以上实际是消息队列的两种消息模式，点对点或发布订阅模式。模型为示意图，供参考。

三、消息中间件示例

3.1电商系统

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消息队列采用高可用，可持久化的消息中间件。比如Active MQ，Rabbit MQ，Rocket Mq。

（1）应用将主干逻辑处理完成后，写入消息队列。消息发送是否成功可以开启消息的确认模式。（消息队列返回消息接收成功状态后，应用再返回，这样保障消息的完整性）

（2）扩展流程（发短信，配送处理）订阅队列消息。采用推或拉的方式获取消息并处理。

（3）消息将应用解耦的同时，带来了数据一致性问题，可以采用最终一致性方式解决。比如主数据写入数据库，扩展应用根据消息队列，并结合数据库方式实现基于消息队列的后续处理。

3.2日志收集系统

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分为Zookeeper注册中心，日志收集客户端，Kafka集群和Storm集群（OtherApp）四部分组成。

• Zookeeper注册中心，提出负载均衡和地址查找服务

• 日志收集客户端，用于采集应用系统的日志，并将数据推送到kafka队列

• Kafka集群：接收，路由，存储，转发等消息处理

Storm集群：与OtherApp处于同一级别，采用拉的方式消费队列中的数据

参考

https://blog.csdn.net/cws1214/article/details/52922267
https://blog.csdn.net/vbirdbest/article/details/78837247
https://blog.csdn.net/vbirdbest/column/info/18247
https://www.cnblogs.com/xifengxiaoma/p/9391647.html
https://www.sojson.com/blog/48.html
https://github.com/jasonGeng88/blog/blob/master/201705/MQ.md