RabbitMQ高级篇

RabbitMQ高级篇

任何技术都会有失误的地点，所以我们应当考虑周全

在RabbitMQ高级部分，我们可以通过各种方式确保MQ消息的可靠性，如果真的发送失败，有没有其它的兜底方案。

生产者的可靠性

对于消息丢失的可能性，我们先从流程分析，消息从发送者发送消息，到消费者处理消息。

消息从生产者到消费者的每一步都可能导致消息丢失。

• 发送消息时丢失
  • 生产者发送消息时连接MQ失败
  • 生产者发送消息到MQ后未找到Exhange
  • 生产者发送消息到MQ的exchange后，未找到合适的Queue
  • 消息到达MQ后，处理消息的进程发生异常
• MQ导致消息丢失：
  • 消息到达MQ，保存到队列后，尚未消费或突然宕机
• 消费者处理消息时：
  • 消息接收后尚未处理突然宕机
  • 消息接收后处理过程中抛出异常

因此我们要解决消息丢失问题，保证MQ的可靠性，就必须从3个方面入手：

1. 确保生产者一定把消息发送到MQ
2. 确保MQ不会将消息弄丢
3. 确保消费者一定要处理消息

生产者重试机制

当生产者发送消息时，发生了网络故障，导致于MQ的连接中断。

为了解决这个问题，SpringAMQP提供的消息发送时的重试机制。也就是当与MQ连接超时，多次重试。

在yml文件中进行配置

spring:
  rabbitmq:
    connection-timeout: 1s # 设置MQ的连接超时时间
    template:
      retry:
        enabled: true # 开启超时重试机制
        initial-interval: 1000ms # 失败后的初始等待时间
        multiplier: 1 # 失败后下次的等待时长倍数，下次等待时长 = 失败后的初始等待时间（initial-interval） * multiplier
        max-attempts: 3 # 最大重试次数

就会发现当连接超时，每隔一秒重试一次，总共能重试3次

注意的是，当网络不稳定的时候，利用重试机制可以有效提高消息发送的成功率，不过SpringAMQP提供的重试机制是 阻塞式的重试，也就是说在多次重试等待的过程中，当前的线程是堵塞的。

所以对于业务性能有要求时，建议禁用重试机制，如果一定要使用，要合理配置等待时长和重试机制，也可以使用异步线程来执行发送消息的代码。

生产者确认机制

一般情况下，只要生产者与MQ之间的网络连接顺畅，基本不会出现消息丢失的情况。

不过在有的情况下，会出现消息发送到MQ之后丢失的现象

1. MQ内部处理消息的进程发生了异常
2. 生产者发送消息到MQ后未找到Exchange
3. 生产者发送消息到达MQ的Exchange后，未找到合适的Queue，因此无法路由

针对上述情况，RabbitMQ提供了生产者确认机制

• Publisher Confirm
• Publisher Return

在开启机制的情况下，当生产者发送消息给MQ后，MQ会根据消息处理的情况返回不同的回执。

• 当消息投递到MQ，但是路由失败时，通过Publisher Return返回异常消息，同时返回ack的确认信息，代表投递成功
• 临时消息投递到了MQ，并且入队成功，返回ACK，告知投递成功
• 持久消息投递了MQ，并且入队完成持久化，返回ACK，告知投递成功
• 其他情况都会返回NACK，告知投递失败

其中ack和nack属于Publisher Confirm机制，ack是投递成功；nack是投递失败，而return则属于Publisher Return机制

默认两种机制都是关闭状态，都需要通过配置文件来开启

实现生产者确认

在模块下的yaml中添加配置:

spring:
  rabbitmq:
    publisher-confirm-type: correlated # 开启publisher confirm机制，并设置confirm类型
    publisher-returns: true # 开启publisher return机制

publisher-confirm-type有三种模式可选：

• none：关闭confirm
• simple：同步堵塞等待MQ的回执
• correlated：MQ异步同调返回回调

一般推荐correlated，回调机制

由于每个消息发送时的处理逻辑不一定相同，因此ConfirmCallback需要在每次发消息时定义，具体来说就是在调用RabbitTemplate中的convertAndSend方法时，多传递一个参数:

CorrelationData中包含两个核心的东西：

• id：消息的唯一标识，MQ对不同的消息的回执以此做判断，避免混淆
• SettableListenableFuture：回执结果的Future对象

将来MQ的回执就会通过这个Future来返回，我们可以提前给CorrelationData中的Future添加回调函数来处理消息回执

MQ的可靠性

消息的MQ以后，如果MQ不能及时保存，也会导致消息丢失，所以MQ的可靠性也非常重要

数据持久化

为了提高性能，默认情况下MQ的数据都是在内存存储的临时数据，重启后就会消失，为了保证数据的可靠性，必须配置数据持久化：

• 交换机持久化
• 队列持久化
• 消息持久化

交换机持久化

在控制台的Exchanges页面，添加交换机时可以配置交换机的Durability参数，设置Durable就是持久化模式，Transient就是临时模式。

队列持久化

在控制台的Queues页面，添加队列时，同样可以配置队列的Durability参数

消息持久化

在控制台发送消息的时候，可以添加很多参数，而消息的持久化是要配置一个Delivery mode；

注意

1.持久化的消息：是在没有消费的情况下存在MQ，消费了也被删除

2.在开启持久化机制之后，如果同时还开启了生产者确认，那么MQ会在消息持久化以后才发送ACK回执，进一步确保消息的可靠性。

出于性能考虑，为了减少IO次数，发送到MQ的消息并不是逐条持久化到数据库的，而是每隔一段时间批量持久化，一般间隔在100毫秒左右，这就会导致ACK有一定的延迟，一次建议生产者确认全部采用异步方式

LazyQueue

在默认情况下，RabbitMQ会将接收到的消息保存在内存中以降低消息收发的延迟，但在某些情况下，会导致消息挤压，比如：

• 消息者宕机或者出现网络故障
• 消息发送量激增，超过了消费者处理速度
• 消费者处理业务发生堵塞

一旦出现消息堆积问题，RabbitMQ的内存占用就会越来越高，直到触发内存预警上限，此时RabbitMQ会将内存消息刷到磁盘上，这个行为称为PageOut，PageOut会耗费一段时间，并且会堵塞队列进程，因此这个过程RabbitMQ不会再处理新的消息，生产者的所有请求都会被堵塞。

所以为了解决这个问题，从RabbitMQ的3.6版本开始，就增加了Lazy Queue的模式，也就是惰性队列。

惰性队列的特性：

• 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（也就是懒加载）
• 支持数百万的消息存储

在3.12后，LazyQueue已经成为所有队列的默认格式。因此官方推荐升级MQ为3.12版本或者所有队列都设置为LazyQueue模式

代码配置Lazy模式

在利用SpringAMQP声明队列的时候，添加x-queue-mod=lazy参数也可设置队列为Lazy模式

@Bean
    public Queue lazyQueue(){
        return QueueBuilder.durable("lazy.queue")
                .lazy() // 消息队列是否是lazy模式；里面设置了一个参数x-queue-mode，表示是否是lazy模式
                .build();
    }

当然也可以基于注解来声明队列并设置为Lazy模式

@RabbitListener(
            queuesToDeclare = @Queue(
                    name = "lazy.queue",
                    durable = "true",
                    arguments = @Argument(name = "x-queue-mode", value = "lazy")
            )
            
    )
    public void listenLazyQueue(String message) {
        System.out.println("lazyQueue: " + message);
    }

消费者的可靠性

当RabbitMQ向消费者投递消息以后，需要直到消费者的处理状态，因为消息投递给消费者并不代表就一定被正确消费了，也可能出现的故障有很多

列如：

• 消息投递的过程中出现了网络故障
• 消费者接收到消息后突然宕机
• 消费者接收到消息后，因处理不当导致异常

如果出现情况，消息会丢失，因此RabbitMQ必须知道消费者的处理状态，一旦消息处理失败才能重新投递消息

消费者确认机制

为了确认消费者是否成功处理消息，RabbitMQ提供了消费者确认机制，当消费者处理消息结束后，应该向RabbitMQ发送一个回执，告知RabbitMQ自己消息处理状态

回执有三种可选值:

1. ack：成功处理消息，RabbitMQ从队列中删除该消息
2. nack：消息处理失败，RabbitMQ需要再次投递消息
3. reject：消息处理失败并拒绝该消息，RabbitMQ从队列中删除该消息

一般reject方式用的较少，除非是消息格式有问题，那就是开发问题，因此大多数情况下我们需要将消息处理的代码通过trycatch机制捕获，消息处理成功时返回ack，处理失败时返回nack

SpringAMQP帮我们实现了消息确认，并允许我们通过配置文件设置ACK处理方式，有三种模式：

• none：不处理，即消息投递给消费者后立刻ack，消息会立刻从MQ删除，非常不安全，不建议使用
• manual：手动模式。需要自己在业务代码中调用api，发送ack或reject，存在业务入侵，但更灵活
• auto：自动模式。SpringAMQP利用AOP对我们的消息处理逻辑做了环绕增强，当业务正常执行时则自动返回ack，当业务出现异常时，根据异常判断返回不同结果；
  • 如果是业务异常，会自动返回nack
  • 如果是消息处理或校验异常，自动返回reject

失败重试机制

当消费者发现异常后，消息会不断重入队到队列，再重新发送给消费者，如果消费者再次执行依然出错，消息会再次requeue到队列，再次投递，直到消息处理成功为止。

极端情况就是消费者一直无法执行成功，那么消息requeue就会无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力。

为了以上这种情况，Spring提供了消费者失败重试机制：在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限制的requue到mq队列。

修改服务的application.yml文件

spring:  rabbitmq:    listener:      simple:        retry:          enabled: true          max-attempts: 3 # 最大重试次数          initial-interval: 1000 # 重试间隔时间          multiplier: 1 # 重试间隔时间倍数；下次等待时长 = 上次重试间隔时间（initial-interval） * multiplier          stateless: true # 是否为无状态的，即重试时会重新获取一次连接；如果包含事务则为 false

启动之后，消费者在失败后没有重新回到MQ无限重新投递，而是在本地重试了3次。抛出AmqpRejectAndDontRequeueException异常。查看RabbitMQ控制台，发现消息被删除了。说明最后SpringAMQP返回的是reject

在本地重试时，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reject，消息会被丢弃。

失败处理策略

在之前的测试中，本地测试达到最大重试次数后，消息会被丢弃，这在某些对于消息可靠性要求较高的业务场景下，显然不太合适。

因此Spring允许我们自定义重试次数耗尽后的消息处理策略，这个策略是由MessageRecovery接口来定义的，他有三个不同实现：

• 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

延迟消息

在电商的支付业务中，对于一些库存有限的商品，为了更好的用户体验，通常会在用户下单时立刻扣减商品库存，列如电影院购票，高铁购票，下单后就会锁定座位资源，其他人无法重复购买，但是这种就会存在一个问题，假如用户下单之后一直不付款，就会一直占有库存资源，导致其他客户无法正常交易，最终导致商户利益受损。

因此，电商中的通常做法就是

对于超过一定时间未支付的订单，应该立刻取消订单并释放占用的库存

比如30分钟算是订单超时，那么我们应该在用户下单后的第30分钟检查订单支付状态，如果发现未支付，应该立刻取消订单，释放库存。像是这种在一段时间后才执行的任务，我们称为延迟任务，我们要实现延迟任务，最简单的方案就是利用MQ的延迟消息。

延迟消息:生存者发送消息时指定一个时间，消费者不会立刻收到消息，而是在指定时间后才收到消息。

在RabbitMQ中实现延迟消息也有两种方案:

1. 死信交换机+TTL
2. 延迟消息插件

死信交换机

在一个队列的消息满足下列情况之一的时候，就可以成为死信：

• 消费者适用basic.reject或者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

如果一个队列的消息成为死信，并且这个队列通过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， 而这个交换机就成为 死信交换机.而此时加入有队列与死信交换机绑定，则最终死信就会被投递到这个队列中。

死信交换机有什么作用

1. 收集那些因处理失败而被拒绝的消息
2. 收集那些因队列而被拒绝的消息
3. 收集因TTL到期的消息

延迟消息插件

基于死信队列虽然可以实现延迟消息，但是很麻烦。因此RabbitMQ社区提供了一个延迟消息插件来实现相同的效果。

如果需要使用，则需要在服务器部署下载。

Tags · rabbitmq/rabbitmq-delayed-message-exchange · GitHub

声明延迟交换机

基于注解形式，并接收消息

 /*
    监听 delay.queue 队列的消息
     */
    @RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
            value = @Queue(value = "delay.queue", durable = "true"),
            exchange = @Exchange(value = "delay.direct",delayed = "true"),
            key = "delay"
    ))
    public void listenDelayQueueMessage(String message) throws Exception {
        System.out.println("SpringRabbitListener listenDelayQueueMessage 消费者接收delay.queue的延迟消息: " + message + " " + LocalTime.now());
    }

基于@Bean方式声明

package com.itheima.consumer.config;
 
import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
 
@Configuration
public class DelayExchangeConfig {
 
    //定义名字为 delay.direct的延时 direct类型的交换机
    public DirectExchange delayDirectExchange() {
        return ExchangeBuilder.directExchange("delay.direct")
                .delayed()
                .durable(true)
                .build();
    }
 
    //定义名字为 delay.queue 的队列
    public Queue delayQueue() {
        return new Queue("delay.queue");
    }
    //绑定队列和交换机
    public Binding delayBinding(Queue delayQueue, DirectExchange delayDirectExchange) {
        return BindingBuilder.bind(delayQueue).to(delayDirectExchange).with("delay");
    }
}
 

发送延迟消息

/**
     * 发送到 delay.direct 交换机的延迟消息；延迟5秒
     */
    @Test
    public void testDelayMessage() {
        // 发送 5s 过期消息
        System.out.println("发送时间：" + LocalTime.now());
        rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "delay", "hello, delay message ", new MessagePostProcessor() {
            @Override
            public Message postProcessMessage(Message message) throws AmqpException {
                message.getMessageProperties().setDelay(5000);
                return message;
            }
        });
    }

注意

延迟消息插件内部会维护一个本地数据库表，同时会使用Erlang Timers功能实现计时，如果消息的延迟时间设置较长，可能会导致堆积的延迟消息非常多，会带来较大CPU开销，同时延迟消息的时间会存在误差

所以，不建议设置延迟时间过长的延迟消息