1.提出问题

image.png

2.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)

:::info 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 :::

    1.生产者消息确认

    :::info 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。 ::: image.png

      注意:确认机制发送消息时,需要给每个消息设置一个全局唯一id,以区分不同消息,避免ack冲突

      1.实现步骤

      1.在publisher(发送端)服务中的application.yml文件添加配置

      1. spring:
      2. rabbitmq:
      3. publisher-confirm-type: correlated
      4. publisher-returns: true
      5. template:
      6. mandatory: true
      说明
      :::info
  • 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ConfirmCallback,MQ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ReturnCallback;false:则直接丢弃消息 :::

    2.定义Return回调(每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback,因此需要在项目加载时配置)

    ```java import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.springframework.amqp.core.Message; 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 { // 为RabbitTemplate设置路由到队列失败时调用的方法 @Override public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
      RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
      rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyTest, exchange, routingKey) -> {
          log.info("消息发送失败,应答码{},原因{},交换机{},路由键{},消息{}",
                  replyCode,replyTest,exchange,routingKey,message.toString());
      });
    
    } }
<a name="T2Aom"></a>
#### 3.定义ConfirmCallback
<a name="EKcIb"></a>
##### 1.ConfirmCallback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)
```java
@Test
public void testSendMessage2SimpleQueue1() throws InterruptedException {
    //1.设置发送的消息内容
    String message = "hello, spring amqp!";
    //2.设置回调函数策略
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    correlationData.getFuture().addCallback(
        result -> {
            //连接MQ正常
            // 在连接正常的情况下接收MQ队列返回的应答信息
            if (result.isAck()){
                // 正常ACK情况
                log.debug("消息发送成功ACK,ID:{}",correlationData.getId());
            }else {
                // NACK情况
                log.info("消息发送失败-NACK,ID:{}",correlationData.getId());
            }
        }, ex -> {
            //连接MQ异常
            log.error("消息发送失败-连接MQ异常,ID:{}",correlationData.getId());
        }
    );
    //3.发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("amq.topic", "simple.test", message,correlationData);

    Thread.sleep(5000);
}

2.消息持久化

:::info 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.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)

    1.实现方式(默认情况下,由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的)

    @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);
    }
    

    注意:RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上D的标示

    image.png

    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)

    1.实现方式(默认情况下,由SpringAMQP声明的队列都是持久化的)

    @Bean
    public Queue simpleQueue(){
      // 使用QueueBuilder构建队列,durable就是持久化的
      return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
    }
    

    注意:RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上D的标示

    image.png

    3.消息持久化

    :::info 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 :::

    1.java代码指定持久化消息(默认情况下,SpringAMQP发出的任何消息都是持久化的)

    @Test
      public void testSendDurableMessage() throws InterruptedException {
          // 1.消息体
          Message message = MessageBuilder.
                  withBody("hello, spring amqp!".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                  .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)
                  .build();
          // 2.发送消息
          rabbitTemplate.convertAndSend("simple.queue", message);
    
      }
    

    3.消费者消息确认

    :::info 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。
    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。

SpringAMQP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。

  • manual:自己根据业务情况,判断什么时候该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

  • 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

•none:关闭ack,MQ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

  • none模式下,消息投递是不可靠的,可能丢失

一般,我们都是使用默认的auto即可。 :::

1.演示none模式

1.修改consumer服务的application.yml文件,添加配置

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: none # 关闭ack

消息处理抛异常时,消息依然被RabbitMQ删除了

2.演示auto模式

1.修改consumer服务的application.yml文件,添加配置

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: auto # 关闭ack

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

image.png

4.消费失败重试机制

:::info 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 :::

1.本地重试(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)

1.consumer服务的application.yml文件开启失败重试

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        retry:
          enabled: true # 开启消费者失败重试
          initial-interval: 1000ms # 初始的失败等待时长为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

说明:

:::success

  • 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 :::

    2.失败策略(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)

    :::info 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
  • 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。 :::

RepublishMessageRecoverer实现方案

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");
}

3.完整代码
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;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class RepublishConfig {
    /**
     * 创建错误的交换机: 用于路由消费不了的消息
     * @return
     */
    @Bean
    public DirectExchange errorMessageExchange(){
        return new DirectExchange("error.direct");
    }

    /**
     * 创建错误队列: 用于存放消费不了的消息
     * @return
     */
    @Bean
    public Queue errorQueue(){
        return new Queue("error.queue", true);
    }

    /**
     * 将错误队列绑定到错误交换机上,并设置路由规则
     * @param errorQueue
     * @param errorMessageExchange
     * @return
     */
    @Bean
    public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
        return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
    }

    /**
     * 当本地重试次数耗尽时,调用此对象
     * 此对象可以将处理不了的消息投递到错误的交换机上,并路由到错误队列中进行存储
     */
    @Bean
    public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
    }
}

3.死信交换机

:::info 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

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:
image.png
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:
image.png
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:
image.png
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。
image.png :::

利用死信交换机接收死信(拓展)

1.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

image.png

2.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");
}

1.TTL

:::info 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 :::

    1.接收超时死信的死信交换机

    1.在consumer服务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.声明一个队列,并且指定TTL

    1.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();
    }
    

    2.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");
    }
    

    3.发送消息,但是不指定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");
    }
    

    说明: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

    3.发送消息时,设定TTL

    1.在发送消息时,指定TTL

    @Test
    public void testSendTTLMessage() throws InterruptedException {
          // 1.消息体
    //        String msg = "超时消息...";
          Message msg = MessageBuilder
                  .withBody("hello, ttl message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                  .setExpiration("5000")
                  .build();
          // 2.发送消息
          rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct","ttl", msg);
          log.info("发送消息成功...");
      }
    }
    

    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

    2.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)

    :::info 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

延迟队列的需求非常多,所以RabbitMQ的官方也推出了一个DelayExchange插件,原生支持延迟队列效果。 :::

RabbitMQ的插件列表页面

DelayExchange插件使用方式

1.安装DelayExchange插件

安装链接

2.DelayExchange原理

:::info 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 :::

    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

    1.注解方式
    image.png
    2.基于@Bean的方式
    image.png

    2.发送消息(一定要携带x-delay属性,指定延迟的时间)

    image.png

    4.惰性队列

    1.消息堆积问题(要提升队列容积,把消息保存在内存中显然是不行的)

    :::info 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,可能会被丢弃,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 :::

    2.惰性队列

    :::info 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

优点

  • 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

缺点

  • 基于磁盘存储,消息时效性会降低
  • 性能受限于磁盘的IO :::

    1.基于命令行设置lazy-queue

    :::info 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

命令:rabbitmqctl set_policy Lazy “^simple.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 :::

    2.基于@Bean声明lazy-queue

    image.png

    3.基于@RabbitListener声明LazyQueue

    image.png

    5.MQ集群

    :::info 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。

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 :::

1.普通集群

:::info 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。
  • 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 ::: image.png

    MQ普通集群部署连接

    2.镜像集群

    :::info 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 ::: image.png

    MQ镜像集群部署连接

    3.仲裁队列

    :::info 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 :::

    MQ仲裁队列集群部署连接

    1.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();
    }
    

    2.SpringAMQP连接MQ集群

    spring:
    rabbitmq:
      addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
      username: itcast
      password: 123321
      virtual-host: /