RabbitMQ 01- 概念详解

it2024-11-22  2

本篇包含了RabbitMQ概念的一些东西,下篇会整理出SpringBoot结合RabbitMQ的使用案例。

文章目录

一、MQ概述1.什么是消息2.什么是消息队列3.MQ的特点 二、MQ适用场景1.解耦2.异步3.削峰4.使用MQ优缺点 三、MQ选型对比1.Kafka2.RabbitMQ3.RocketMQ4.选型和对比 四、RabbitMQ概述1.概念2.特点3.概念模型 五.交换机类型1.Direct Exchange2.Fanout Exchange3.Topic Exchange4. Headers Exchanges

一、MQ概述

1.什么是消息

我们都知道RabbitMQ是一款消息队列中间件,那如何理解消息呢?

消息(Message)是指在应用间传递的数据。 消息可以非常简单,比如只包含文本字符串,也可以更复杂,比如包含对象和JSON数据。

2.什么是消息队列

消息队列(Message Queue)是一种应用间的通讯方式,也可以理解为是保存消息的的一个容器。消息发布者只管把消息发布到MQ而不用管谁来取,消息使用者只管从MQ中取消息而不用管是谁发布的。

3.MQ的特点

先进先出 不能先进先出,都不能说是队列了。消息队列的顺序在入队的时候就基本已经确定了,一般是不需人工干预的。而且,最重要的是,数据是只有一条数据在使用中。 这也是MQ在诸多场景被使用的原因。

发布订阅 发布订阅是一种很高效的处理方式,如果不发生阻塞,基本可以当做是同步操作。这种处理方式能非常有效的提升服务器利用率,这样的应用场景非常广泛。

持久化 持久化确保MQ的使用不只是一个部分场景的辅助工具,而是让MQ能像数据库一样存储核心的数据。

分布式 在现在大流量、大数据的使用场景下,只支持单体应用的服务器软件基本是无法使用的,支持分布式的部署,才能被广泛使用。而且,MQ的定位就是一个高性能的中间件。

从以上描述可以看出消息队列是一种应用间的异步协作机制,那什么时候需要使用MQ呢?

二、MQ适用场景

1.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。

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。

引入消息队列:

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。

为了保证库存肯定有,可以将队列大小设置成库存数量,或者采用其他方式解决。

2.异步

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。

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。

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。

引入消息队列,将不是必须的业务逻辑,异步处理。

3.削峰

流量削锋也是消息队列中的常用场景,一般在秒杀或抢购活动中使用广泛。

应用场景:系统其他时间A系统每秒请求量就100个,系统可以稳定运行。系统每天晚间八点有秒杀活动,每秒并发请求量增至1万条,但是系统最大的处理能力只能每秒处理1000个请求,于是系统崩溃,服务器宕机。

传统架构:大量用户(100万用户)通过浏览器在晚上八点高峰期同时参与秒杀活动。大量的请求涌入我们的系统中,高峰期达到每秒钟5000个请求,大量的请求打到MySQL上,每秒钟预计执行3000条SQL。但是一般的MySQL每秒钟扛住2000个请求就不错了,如果达到3000个请求的话可能MySQL直接就瘫痪了,从而系统无法被使用。 但是高峰期过了之后,就成了低峰期,可能也就1万用户访问系统,每秒的请求数量也就50个左右,整个系统几乎没有任何压力。

引入MQ:100万用户在高峰期的时候,每秒请求有5000个请求左右,将这5000请求写入MQ里面,系统A每秒最多只能处理2000请求,因为MySQL每秒只能处理2000个请求。系统A从MQ中慢慢拉取请求,每秒就拉取2000个请求,不要超过自己每秒能处理的请求数量即可。MQ,每秒5000个请求进来,结果只有2000个请求出去,所以在秒杀期间(将近一小时)可能会有几十万或者几百万的请求积压在MQ中。这个短暂的高峰期积压是没问题的,因为高峰期过了之后,每秒就只有50个请求进入MQ了,但是系统还是按照每秒2000个请求的速度在处理,所以说,只要高峰期一过,系统就会快速将积压的消息消费掉。我们在此计算一下,每秒在MQ积压3000条消息,1分钟会积压18万,1小时积压1000万条消息,高峰期过后,1个多小时就可以将积压的1000万消息消费掉。

4.使用MQ优缺点

优点

优点就是以上的那些场景应用,就是在特殊场景下有其对应的好处,解耦、异步、削峰。

缺点

系统的可用性降低:系统引入的外部依赖越多,系统越容易挂掉,本来只是A系统调用BCD三个系统接口就好,ABCD四个系统不报错整个系统会正常运行。引入了MQ之后,虽然ABCD系统没出错,但MQ挂了以后,整个系统也会崩溃。

系统的复杂性提高:引入了MQ之后,需要考虑的问题也变得多了,如何保证消息没有重复消费?如何保证消息不丢失?怎么保证消息传递的顺序?

一致性问题:A系统发送完消息直接返回成功,但是BCD系统之中若有系统写库失败,则会产生数据不一致的问题。

那么,消息中间件性能究竟哪家强?

三、MQ选型对比

1.Kafka

Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统,目前归属于Apache顶级项目。Kafka主要特点是基于Pull的模式来处理消息消费,追求高吞吐量,一开始的目的就是用于日志收集和传输。0.8版本开始支持复制,不支持事务,对消息的重复、丢失、错误没有严格要求,适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。

2.RabbitMQ

RabbitMQ是使用Erlang语言开发的开源消息队列系统,基于AMQP协议来实现。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。AMQP协议更多用在企业系统内,对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景,对性能和吞吐量的要求还在其次。

3.RocketMQ

RocketMQ是阿里开源的消息中间件,它是纯Java开发,具有高吞吐量、高可用性、适合大规模分布式系统应用的特点。RocketMQ思路起源于Kafka,但并不是Kafka的一个Copy,它对消息的可靠传输及事务性做了优化,目前在阿里集团被广泛应用于交易、充值、流计算、消息推送、日志流式处理、binglog分发等场景。

4.选型和对比

从社区活跃度 按照目前网络上的资料,RabbitMQ 、ActiveMQ、ZeroMQ 三者中,综合来看,RabbitMQ 是首选。

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。

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。

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。

定位 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 。

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。

参考 Kafka、RabbitMQ、RocketMQ等消息中间件的介绍和对比 https://blog.csdn.net/yunfeng482/article/details/72856762

四、RabbitMQ概述

1.概念

RabbitMQ是一个由Erlang语言开发的AMQP的开源实现。

RabbitMQ最初起源于金融系统,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。

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AMQP:Advanced Message Queue,高级消息队列协议,它是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计,基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息,并不受产品、开发语言等条件的限制。

Erlang是一种面向并发的通用编程语言,它由瑞典电信设备制造商爱立信所辖的计算机科学研究室开发,目的是创造一种可以应付大规模并发行为的编程语言和执行环境。

2.特点

可靠性(Reliability) RabbitMQ 使用一些机制来保证可靠性,如持久化、传输确认、发布确认。

灵活的路由(Flexible Routing) 在消息进入队列之前,通过 Exchange 来路由消息的。对于典型的路由功能,RabbitMQ 已经提供了一些内置的 Exchange 来实现。针对更复杂的路由功能,可以将多个 Exchange 绑定在一起,也通过插件机制实现自己的 Exchange 。

消息集群(Clustering) 多个 RabbitMQ 服务器可以组成一个集群,形成一个逻辑 Broker 。

高可用(Highly Available Queues) 队列可以在集群中的机器上进行镜像,使得在部分节点出问题的情况下队列仍然可用。

多种协议(Multi-protocol) RabbitMQ 支持多种消息队列协议,比如 STOMP、MQTT 等等。

多语言客户端(Many Clients) RabbitMQ 几乎支持所有常用语言,比如 Java、.NET、Ruby 等等。

管理界面(Management UI) 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 Broker 的许多方面。

跟踪机制(Tracing) 如果消息异常,RabbitMQ 提供了消息跟踪机制,使用者可以找出发生了什么。

插件机制(Plugin System) RabbitMQ 提供了许多插件,来从多方面进行扩展,也可以编写自己的插件。

3.概念模型

Message 消息,消息是不具名的,它由消息头和消息体组成。消息体是不透明的,而消息头则由一系列的可选属性组成,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。

Publisher 消息的生产者,也是一个向交换器发布消息的客户端应用程序。

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的队列。

Binding 绑定,用于消息队列和交换器之间的关联。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。

Queue 消息队列,用来保存消息直到发送给消费者。它是消息的容器,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。

Connection 网络连接,比如一个TCP连接。

Channel 信道,多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道。信道是建立在真实的TCP连接内地虚拟连接,AMQP 命令都是通过信道发出去的,不管是发布消息、订阅队列还是接收消息,这些动作都是通过信道完成。因为对于操作系统来说建立和销毁 TCP 都是非常昂贵的开销,所以引入了信道的概念,以复用一条 TCP 连接。

Consumer 消息的消费者,表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。

Virtual Host 虚拟主机,表示一批交换器、消息队列和相关对象。虚拟主机是共享相同的身份认证和加密环境的独立服务器域。每个 vhost 本质上就是一个 mini 版的 RabbitMQ 服务器,拥有自己的队列、交换器、绑定和权限机制。vhost 是 AMQP 概念的基础,必须在连接时指定,RabbitMQ 默认的 vhost 是 / 。

Broker 表示MQ服务器实体。

五.交换机类型

1.Direct Exchange

直连交换机,需要将一个队列绑定到交换机上,要求该消息与一个特定的路由键完全匹配。这是一个完整的匹配。如果一个队列绑定到该交换机上要求路由键“abc”,则只有被标记为“abc”的消息才被转发,不会转发abc.def,也不会转发dog.ghi,只会转发abc。

2.Fanout Exchange

广播交换机,将消息路由给绑定到它身上的所有队列,与绑定的路由键无关。 如果N个队列绑定到某个扇型交换机上,当有消息发送给此扇型交换机时,交换机会将消息的拷贝分别发送给这所有的N个队列。扇型用来交换机处理消息的广播路由(broadcast routing)。所以扇形交换机主要做的就是广播消息。

应用场景:

大规模多用户在线(MMO)游戏可以使用它来处理排行榜更新等全局事件。

体育新闻网站可以用它来近乎实时地将比分更新分发给移动客户端。

分发系统使用它来广播各种状态和配置更新。

在群聊的时候,它被用来分发消息给参与群聊的用户。(AMQP没有内置presence的概念,因此XMPP可能会是个更好的选择)

3.Topic Exchange

主题交换机,将路由键和某模式进行匹配。此时队列需要绑定要一个模式上。符号“#”匹配一个或多个词,符号“”匹配不多不少一个词。因此“abc.#”能够匹配到“abc.def.ghi”,但是“abc.” 只会匹配到“abc.def”。

4. Headers Exchanges

头交换机,有时消息的路由操作会涉及到多个属性,此时使用消息头就比用路由键更容易表达,头交换机(headers exchange)就是为此而生的。

头交换机使用多个消息属性来代替路由键建立路由规则。通过判断消息头的值能否与指定的绑定相匹配来确立路由规则。

我们可以绑定一个队列到头交换机上,并给他们之间的绑定使用多个用于匹配的头(header)。

在头交换机中需要考虑的是需要部分匹配还是全部匹配。相比较于直达交换机,头交换机的优势是匹配的规则不被限定为字符串,头交换机需要在队列绑定的规则中指定消息头和匹配的规则。

匹配规则x-match有下列两种类型:

x-match = all :表示所有的键值对都匹配才能接受到消息x-match = any :表示只要有键值对匹配就能接受到消息

就是在指定消息头(键值对)时,添加”x-match”参数,当”x-match”设置为“any”时,消息头的任意一个值被匹配就可以满足条件,而当”x-match”设置为“all”的时候,就需要消息头的所有值都匹配成功。

头交换机可以视为直连交换机的另一种表现形式。头交换机能够像直连交换机一样工作,不同之处在于头交换机的路由规则是建立在头属性值之上,而不是路由键。路由键必须是一个字符串,而头属性值则没有这个约束,它们甚至可以是整数或者哈希值(字典)等。

生产者发送一个含有消息头为 {“key2”:“value2”} 的消息,到头交换机后,交换机会根据队列绑定消息头中“x-match”的匹配规则(就是上面介绍的all、any的规则),把消息投递给满足消息头匹配规则的队列中,然后再投递给监听该队列的用户。

这里的匹配就是消息头(键值对)模式,这个模式就是头交换机。

文参考 Hai Xiang https://www.cnblogs.com/haixiang/p/10199754.html

Anumbrella https://blog.csdn.net/Anumbrella/article/details/80172515

https://www.cnblogs.com/linyufeng/p/9885020.html

预流: https://www.jianshu.com/p/79ca08116d57/

BraveSoul360:ttps://blog.csdn.net/yunfeng482/article/details/72856762

架构师梵心 :https://www.cnblogs.com/fancyn/p/12560793.html

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