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RabbitMQ基础知识总结
高性能
RabbitMQ
消息队列

一 RabbitMQ 介绍

这部分参考了 《RabbitMQ 实战指南》这本书的第 1 章和第 2 章。

1.1 RabbitMQ 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，它最初起源于金融系统，用于在分布式系统中存储转发消息。

RabbitMQ 发展到今天，被越来越多的人认可，这和它在易用性、扩展性、可靠性和高可用性等方面的卓著表现是分不开的。RabbitMQ 的具体特点可以概括为以下几点：

  • 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 己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。这个后面会在我们讲 RabbitMQ 核心概念的时候详细介绍到。
  • 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、C#、JavaScript 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。在安装 RabbitMQ 的时候会介绍到，安装好 RabbitMQ 就自带管理界面。
  • 插件机制： RabbitMQ 提供了许多插件，以实现从多方面进行扩展，当然也可以编写自己的插件。感觉这个有点类似 Dubbo 的 SPI 机制。

1.2 RabbitMQ 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 就好比由邮局、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。

下面再来看看图 1—— RabbitMQ 的整体模型架构。

图1-RabbitMQ 的整体模型架构

下面我会一一介绍上图中的一些概念。

1.2.1 Producer(生产者) 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。消息体也可以称为 payLoad ,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。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)。

1.2.2 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，中间还必须经过 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的队列中，如果路由不到，或许会返回给 Producer(生产者) ，或许会被直接丢弃掉 。这里可以将 RabbitMQ 中的交换器看作一个简单的实体。

RabbitMQ 的 Exchange(交换器) 有 4 种类型，不同的类型对应着不同的路由策略：direct(默认)，fanout, topic, 和 headers，不同类型的 Exchange 转发消息的策略有所区别。这个会在介绍 Exchange Types(交换器类型) 的时候介绍到。

Exchange(交换器) 示意图如下：

Exchange(交换器) 示意图

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(绑定建) ,这样 RabbitMQ 就知道如何正确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。

Binding(绑定) 示意图：

Binding(绑定) 示意图

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 BindingKey。BindingKey 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。

1.2.3 Queue(消息队列)

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。

RabbitMQ 中消息只能存储在 队列 中，这一点和 Kafka 这种消息中间件相反。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只是 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。

1.2.4 Broker（消息中间件的服务节点）

对于 RabbitMQ 来说，一个 RabbitMQ Broker 可以简单地看作一个 RabbitMQ 服务节点，或者 RabbitMQ 服务实例。大多数情况下也可以将一个 RabbitMQ Broker 看作一台 RabbitMQ 服务器。

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

消息队列的运转过程

这样图 1 中的一些关于 RabbitMQ 的基本概念我们就介绍完毕了，下面再来介绍一下 Exchange Types(交换器类型) 。

1.2.5 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）。

① fanout

fanout 类型的 Exchange 路由规则非常简单，它会把所有发送到该 Exchange 的消息路由到所有与它绑定的 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。

② direct

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

direct 类型交换器

以上图为例，如果发送消息的时候设置路由键为“warning”,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”，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，根据任务的优先级把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。

③ 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)。

topic 类型交换器

以上图为例：

  • 路由键为 “com.rabbitmq.client” 的消息会同时路由到 Queue1 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 Queue1 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。
④ 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指定一组键值对，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。

二 安装 RabbitMQ

通过 Docker 安装非常方便，只需要几条命令就好了，我这里是只说一下常规安装方法。

前面提到了 RabbitMQ 是由 Erlang 语言编写的，也正因如此，在安装 RabbitMQ 之前需要安装 Erlang。

注意：在安装 RabbitMQ 的时候需要注意 RabbitMQ 和 Erlang 的版本关系，如果不注意的话会导致出错，两者对应关系如下:

RabbitMQ 和 Erlang 的版本关系

2.1 安装 erlang

1 下载 erlang 安装包

在官网下载然后上传到 Linux 上或者直接使用下面的命令下载对应的版本。

[root@SnailClimb local]#wget https://erlang.org/download/otp_src_19.3.tar.gz

erlang 官网下载：https://www.erlang.org/downloads

2 解压 erlang 安装包

[root@SnailClimb local]#tar -xvzf otp_src_19.3.tar.gz

3 删除 erlang 安装包

[root@SnailClimb local]#rm -rf otp_src_19.3.tar.gz

4 安装 erlang 的依赖工具

[root@SnailClimb local]#yum -y install make gcc gcc-c++ kernel-devel m4 ncurses-devel openssl-devel unixODBC-devel

5 进入 erlang 安装包解压文件对 erlang 进行安装环境的配置

新建一个文件夹

[root@SnailClimb local]# mkdir erlang

对 erlang 进行安装环境的配置

[root@SnailClimb otp_src_19.3]#
./configure --prefix=/usr/local/erlang --without-javac

6 编译安装

[root@SnailClimb otp_src_19.3]#
make && make install

7 验证一下 erlang 是否安装成功了

[root@SnailClimb otp_src_19.3]# ./bin/erl

运行下面的语句输出“hello world”

 io:format("hello world~n", []).

输出“hello world”

大功告成，我们的 erlang 已经安装完成。

8 配置 erlang 环境变量

[root@SnailClimb etc]# vim profile

追加下列环境变量到文件末尾

#erlang
ERL_HOME=/usr/local/erlang
PATH=$ERL_HOME/bin:$PATH
export ERL_HOME PATH

运行下列命令使配置文件profile生效

[root@SnailClimb etc]# source /etc/profile

输入 erl 查看 erlang 环境变量是否配置正确

[root@SnailClimb etc]# erl

输入 erl 查看 erlang 环境变量是否配置正确

2.2 安装 RabbitMQ

1. 下载 rpm

wget https://www.rabbitmq.com/releases/rabbitmq-server/v3.6.8/rabbitmq-server-3.6.8-1.el7.noarch.rpm

或者直接在官网下载

https://www.rabbitmq.com/install-rpm.html

2. 安装 rpm

rpm --import https://www.rabbitmq.com/rabbitmq-release-signing-key.asc

紧接着执行：

yum install rabbitmq-server-3.6.8-1.el7.noarch.rpm

中途需要你输入"y"才能继续安装。

3 开启 web 管理插件

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

4 设置开机启动

chkconfig rabbitmq-server on

5. 启动服务

service rabbitmq-server start

6. 查看服务状态

service rabbitmq-server status

7. 访问 RabbitMQ 控制台

浏览器访问：http://你的 ip 地址:15672/

默认用户名和密码：guest/guest; 但是需要注意的是：guest 用户只是被容许从 localhost 访问。官网文档描述如下：

“guest” user can only connect via localhost

解决远程访问 RabbitMQ 远程访问密码错误

新建用户并授权

[root@SnailClimb rabbitmq]# rabbitmqctl add_user root root
Creating user "root" ...
[root@SnailClimb rabbitmq]# rabbitmqctl set_user_tags root administrator

Setting tags for user "root" to [administrator] ...
[root@SnailClimb rabbitmq]#
[root@SnailClimb rabbitmq]# rabbitmqctl set_permissions -p / root ".*" ".*" ".*"
Setting permissions for user "root" in vhost "/" ...

再次访问:http://你的 ip 地址:15672/ ,输入用户名和密码：root root

RabbitMQ控制台