RabbitMQ基础

1. 简介

RabbitMQ 是采用Erlang 语言实现 AMQP(Advanced Message Queuing Protocol,高级消息队列协议) 的消息中间件,最初起源于金融系统,用于在分布式系统中存储转发消息。

具有如下特点

  • 可靠性:RabbitMQ 使用一些机制来保证消息的可靠性,如持久化、传输确认及发布确认等
  • 灵活的路由:在消息进入队列之前,通过交换器来路由消息。对于典型的路由功能,RabbitMQ 已经提供了一些内置的交换器来实现。针对更复杂的路由功能,可以将多个交换器绑定在一起,也可以通过插件机制来实现自己的交换器。
  • 扩展性:多个RabbitMQ 节点可以组成一个集群,也可以根据实际业务情况动态地扩展集群中的节点
  • 高可用性:队列可以在集群中的机器上设置镜像,使得在部分节点出现问题的情况下队列仍然可用
  • 支持多种协议:RabbitMQ 除了原生支持 AMQP 协议,还支持 STOMP、MQTT等多种消息中间件协议
  • 多语言客户端:RabbitMQ 几乎支持所有常用语言,比如Java、Python、Ruby、PHP等
  • 易用的管理界面:RabbitMQ提供了一个易用的用户界面,使得用户可以监控和管理消息、集群中的节点等。
  • 插件机制:RabbitMQ 提供了许多插件,以实现从多个方面进行扩展,当然也可以编写自己的插件

2. 核心概念

RabbitMQ 整体上是一个生产者与消费者模型,主要负责接收、存储和转发消息。

可以把消息传递的过程想象成:当你将一个包裹送到邮局,邮局会暂存并最终将邮件通过邮递员送到收件人的手上,RabbitMQ 就好比邮局、邮箱和邮递员组成的一个系统(从计算机术语层面来说,RabbitMQ 模型更像是一种交换机模型)

2.1 整体架构

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2.1 Producer(生成者)和 Consumer(消费者)

  • Producer(生产者):生产消息的一方(邮件投递者)
  • Consumer(消费者):消费消息的一方(邮件收件人)

消息一般由2部分组成:消息头(或者说是标签Label)和消息体。

  • 消息体:

    消息体也可以称为payLoad,消息体是不透明的,

  • 消息头则由一系列可选属性组成,这些属性包括routing-key(路由键)、priority(相对于其他消息的优先权)、delivery-mode(指出该消息可能需要持久性存储)等。

生产者把消息交由RabbitMQ后,RabbitMQ会根据消息头把消息发送给感兴趣的Consumer(消费者)

2.2 Exchange(交换器)

在RabbitMQ 中,消息并不是直接被投递到 Queue(消息队列)中的,中间还需要经过 Exchange(交换器)这一层。Exchange(交换器)会把我们的消息分配到对应的Queue(消息队列)中

Exchange(交换器)用来接收生产者发送的消息并将这些消息路由给服务器中队列中,如果路由不到,或者会返回给Producer(生产者),或许会被直接丢弃掉。(这里可以将RabbitMQ)中的交换器看做一个简单的实体。

2.2.1 Exchange 的四种策略

RabbitMQ 的Exchange(交换器)有四种类型,不同的类型对应着不同的路由策略

  • direct(默认的)
  • fanout
  • topic
  • headers

不同类型的Exchange转发消息的策略有所区别。

2.2.2 Exchange(交换器)示意图

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2.3 Banding 绑定

生产者将消息发给交换器的时候,一般会指定一个 RoutingKey(路由键),用来指定这个消息的路由规则,而这个RoutingKey需要与交换器类型和绑定键(Bindingkey)联合使用才能最终生效

RabbitMQ 中通过 Binding(绑定) 将 Exchange(交换器)与 Queue(消息队列)关联起来,在绑定的时候,一般会指定一个BindingKey(绑定键),这样RabbitMQ 就知道如何正确的将消息路由到队列了

如下图所示,一个绑定就是基于路由键将交换器和消息队列连接起来的路由规则,所以可以将交换器理解成一个由绑定构成的路由表。Exchange和 Queue 的绑定可以是多对多的关系

2.3.1 Binding(绑定)示意图

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生产者将消息发送给交换器时,需要一个RoutingKey,当BindingKey 和 RoutingKey 相匹配时,消息会被路由到对应的队列中。在绑定多个队列到同一个交换器的时候,这些绑定允许使用相同的BindKey。BindKey并不是在所有的情况下都生效,它依赖于交换器类型,比如fanout 类型的交换器就会无视,而是将消息路由到所有绑定到该交换器的队列中

2.4 Queue(消息队列)

Queue(消息队列)用来保存消息直到发送给消费者。他是消息的容器,也是消息的终点。一个消息可投入一个或多个队列。消息一直在队列里面,等待消费者连接到这个队列将其取走

RabbitMQ 中消息只能存储在 队列 中,这一点和kafka 这种中间件相反。kafka 将消息存储在topic(主题)这个逻辑层面,而相对应的队列逻辑知识topic实际存储文件中的位移标识。RabbitMQ 的生产者生产消息并最终投递到队列中,消费者可以从队列中获取消息并消费。

多个消费者可以订阅同一个队列,这时队列中的消息会被平均分摊(Round-Robin,即轮询)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,这样避免的消息被重复消费

RabbitMQ 不支持队列层面的广播消费,如果有广播消费的需求,需要在其上进行二次开发,这样会很麻烦,不建议这样做

2.5 Broker(消息中间件的服务节点)

对于 RabbitMQ 来说,一个RabbitMQ Broker 可以简单地看作是一个RabbitMQ 服务节点,或者RabbitMQ服务实例。大多数情况下也可以讲一个RabbitMQ Broker 看作一台 RabbitMQ 服务器。

下图展示了生成者将消息存入 RabbitMQ Broker,以及消费者从Broker 中消费数据的整个流程

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3. Exchange Types(交换器类型)

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)

  • fanout

    fanout 类型的Exchange 路由规则非常简单,他会把所有发送到该Exchange的消息路由到所有与他绑定的Queue 中,不需要做任何判断操作,所以fanout 类型是所有的交换机类型里面速度最快的,fanout 类型常用来广播消息

  • direct

    direct类型的Exchange 路由规则也很简单,他会把消息路由到那些Bindingkey 与 RoutingKey 完全匹配的 Queue中。

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    以上图呀为例,如果发送消息的时候设置路由键为“wraning”,那么消息会路由到Queue1 和 Queue2 。如果在发送消息的时候,设置路由键为info或者“debug”,那么消息只会路由到Queue2.如果以其他的路由键发送消息,则消息不会路由到这两个队列中。 direct 类型常用在处理有优先级的任务,根据任务的优先级吧消息发送到对应的队列,这样可以指派更多的资源去处理高优先级的队列

  • topic

    前面讲到direct类型的交换器路由规则是完全匹配 BindingKey 和 RoutingKey ,但是这种严格的匹配方式在很多情况下不能满足实际业务的需求。topic类型的交换器在匹配规则上进行了扩展,它与 direct 类型的交换器相似,也是将消息路由到 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配的队列中,但这里的匹配规则有些不同,它约定:

    • RoutingKey 为一个点号“.”分隔的字符串(被点号“.”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词),如 “com.rabbitmq.client”、“java.util.concurrent”、“com.hidden.client”;
    • BindingKey 和 RoutingKey 一样也是点号“.”分隔的字符串;
    • BindingKey 中可以存在两种特殊字符串“”和“#”,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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​ 以上图为例:

  • 路由键为 “com.rabbitmq.client” 的消息会同时路由到 Queuel 和 Queue2;
  • 路由键为 “com.hidden.client” 的消息只会路由到 Queue2 中;
  • 路由键为 “com.hidden.demo” 的消息只会路由到 Queue2 中;
  • 路由键为 “java.rabbitmq.demo” 的消息只会路由到Queuel中;
  • 路由键为 “java.util.concurrent” 的消息将会被丢弃或者返回给生产者(需要设置 mandatory 参数),因为它没有匹配任何路由键。

  • headers(不推荐)

    headers 类型的交换器不依赖于路由键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。在绑定队列和交换器时制定一组键值对,当发送消息到交换器时,RabbitMQ会获取到该消息的 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队列和交换器绑定时指定的键值对,如果完全匹配则消息会路由到该队列,否则不会路由到该队列。headers 类型的交换器性能会很差,而且也不实用,基本上不会看到它的存在。

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