消息中间件RabbitMQ详解

一、 消息中间件

简介

消息中间件利用高效可靠的消息传递机制进行平台无关的数据交流,并基于数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息排队模型,它可以在分布式环境下扩展进程间的通信。

使用环境

消息中间件适用于需要可靠的数据传送的分布式环境。采用消息中间件机制的系统中,不同的对象之间通过传递消息来激活对方的事件,完成相应的操作。发送者将消息发送给消息服务器,消息服务器将消息存放在若干队列中,在合适的时候再将消息转发给接收者。消息中间件能在不同平台之间通信,它常被用来屏蔽掉各种平台及协议之间的特性,实现应用程序之间的协同,其优点在于能够在客户和服务器之间提供同步和异步的连接,并且在任何时刻都可以将消息进行传送或者存储转发,这也是它比远程过程调用更进一步的原因。

二、MQ消息中间件

MQ全称 Message Queue(消息队列),是在消息的传输过程中保存消息的容器。它是应用程序和应用程序之间的通信方法。

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三、为什么要使用MQ

在项目中,可将一些无需即时返回且耗时的操作提取出来,进行异步处理,而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间,从而提高系统吞吐量

MQ总结为三个好处:

(1) 应用解耦

以电商应用为例,应用中有订单系统、库存系统、物流系统、支付系统。用户创建订单后,如果耦合调用库存系统、物流系统、支付系统,任何一个子系统出了故障,都会造成下单操作异常。当转变成基于消息队列的方式后,系统间调用的问题会减少很多,比如物流系统因为发生故障,需要几分钟来修复。在这几分钟的时间里,物流系统要处理的内容被缓存在消息队列中,用户的下单操作可以正常完成。当物流系统恢复后,继续处理订单信息即可,中间用户感受不到物流系统的故障,提升系统的可用性。

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(2)异步提速

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上面要完成下单需要花费的时间: 20 + 300 + 300 + 300 = 920ms 用户点击完下单按钮后,需要等待920ms才能得到下单响应,太慢!

使用MQ可以解决上述问题

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用户点击完下单按钮后,只需等待25ms就能得到下单响应 (20 + 5 = 25ms)。
提升用户体验和系统吞吐量(单位时间内处理请求的数目)。

(3)削峰填谷

​ 举个例子,如果订单系统最多能处理一千次订单,这个处理能力应付正常时段的下单时绰绰有余,正常时段我们下单一秒后就能返回结果。但是在高峰期,如果有两千次下单操作系统是处理不了的,只能限制订单超过一千后不允许用户下单。使用消息队列做缓冲,我们可以取消这个限制,把一秒内下的订单分散成一段时间来处理,这时有些用户可能在下单十几秒后才能收到下单成功的操作,但是比不能下单的体验要好。
简单来说: 就是在访问量剧增的情况下,但是应用仍然不能停,比如“双十一”下单的人多,但是淘宝这个应用仍然要运行,所以就可以使用消息中间件采用队列的形式减少突然访问的压力

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使用了 MQ 之后,限制消费消息的速度为1000,这样一来,高峰期产生的数据势必会被积压在 MQ 中,高峰就被“削”掉了,但是因为消息积压,在高峰期过后的一段时间内,消费消息的速度还是会维持在1000,直到消费完积压的消息,这就叫做“填谷”。

使用MQ后,可以提高系统稳定性。

MQ的缺点

  1. 系统可用性降低
    系统引入的外部依赖越多,系统稳定性越差。一旦 MQ 宕机,就会对业务造成影响。如何保证MQ的高可用?

  2. 系统复杂度提高
    MQ 的加入大大增加了系统的复杂度,以前系统间是同步的远程调用,现在是通过 MQ 进行异步调用。如何保证消息没有被重复消费?怎么处理消息丢失情况?那么保证消息传递的顺序性?

  3. 一致性问题
    A 系统处理完业务,通过 MQ 给B、C、D三个系统发消息数据,如果 B 系统、C 系统处理成功,D 系统处理失败。如何保证消息数据处理的一致性?

四、常见的MQ组件

​ 目前业界有很多的 MQ 产品,例如 RabbitMQ、RocketMQ、ActiveMQ、Kafka、ZeroMQ、MetaMq等,也有直接使用 Redis 充当消息队列的案例,而这些消息队列产品,各有侧重,在实际选型时,需要结合自身需求及 MQ 产品特征

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五、什么是RabbitMQ

2007 年发布,是一个在 AMQP(高级消息队列协议)基础上完成的,可复用的企业消息系统,是当前最主流的消息中间件之一。
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RabbitMQ是一个由erlang开发的AMQP(Advanced Message Queue 高级消息队列协议 )的开源实现,由于erlang 语言的高并发特性,性能较好,本质是个队列,FIFO 先入先出,里面存放的内容是message
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RabbitMQ是一个消息中间件:它接受并转发消息。你可以把它当做一个快递站点,当你要发送一个包裹时,你把你的包裹放到快递站,快递员最终会把你的快递送到收件人那里,按照这种逻辑RabbitMQ是一个快递站,一个快递员帮你传递快件。RabbitMQ与快递站的主要区别在于,它不处理快件而是接收,存储和转发消息数据。

六、RabbitMQ的原理–必须记住

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名词解释:

  1. Broker:接收和分发消息的应用,RabbitMQ Server就是 Message Broker
  2. Connection:publisher/consumer 和 broker 之间的 TCP 连接
  3. Channel:如果每一次访问 RabbitMQ 都建立一个 Connection,在消息量大的时候建立 TCP Connection的开销将是巨大的,效率也较低。Channel 是在 connection 内部建立的逻辑连接,如果应用程序支持多线程,通常每个thread创建单独的 channel 进行通讯,AMQP method 包含了channel id 帮助客户端和message broker 识别 channel,所以 channel 之间是完全隔离的。Channel 作为轻量级的 Connection 极大减少了操作系统建立 TCP connection 的开销.
  4. Exchange:message 到达 broker 的第一站,根据分发规则,匹配查询表中的 routing key,分发消息到queue 中去。常用的类型有:direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout (multicast)
  5. Queue:消息最终被送到这里等待 consumer 取走
  6. Binding:exchange 和 queue 之间的虚拟连接,binding 中可以包含 routing key。Binding 信息被保存到 exchange 中的查询表中,用于 message 的分发依据
  7. Virtual host:出于多租户和安全因素设计的,把 AMQP 的基本组件划分到一个虚拟的分组中,类似于网络中的 namespace 概念。当多个不同的用户使用同一个 RabbitMQ server 提供的服务时,可以划分出多个vhost,每个用户在自己的 vhost 创建 exchange/queue 等

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