消息队列:RabbitMQ 原理及用法详解

1. 什么是 RabbitMQ

  • RabbitMQ 是实现了高级消息队列协议(AMQP)的开源消息代理软件(亦称面向消息的中间件);
  • RabbitMQ 服务器是用 Erlang 语言编写的;

2. RabbitMQ 架构组成

  • RabbitMQ 架构图


    RabbitMQ 架构图
  • Publisher(Producer)
    -- 消息生产者,就是投递消息的程序;
  • Consumer
    -- 消息消费者,就是接受消息的程序;
  • Broker(Server)
    -- 接受客户端连接,实现 AMQP 消息队列和路由功能的进程;
    -- 简单来说就是消息队列服务器实体;
  • Virtual Host
    -- 其实是一个虚拟概念,类似于权限控制组,一个 Virtual Host 里面可以有若干个 Exchange 和 Queue,但是权限控制的最小粒度是 Virtual Host;
    -- 虚拟主机,一个 broker 里可以开设多个 Virtual Host,用作不同用户的权限分离;
  • Exchange
    -- 消息交换机,接受生产者发送的消息,并根据 Binding 规则将消息路由给服务器中的队列;
    -- ExchangeType 决定了 Exchange 路由消息的行为,例如,在 RabbitMQ 中 ExchangeType 有 direct、Fanout 和 Topic 三种,不同类型的 Exchange 路由的行为是不一样的;
  • Message Queue
    -- 消息队列,用于存储还未被消费者消费的消息;
    -- 消息队列载体,每个消息都会被投入到一个或多个队列;
  • Message
    -- 由 Header 和 Body 组成;
    -- Header 是由生产者添加的各种属性的集合,包括 Message 是否被持久化、由哪个 Message Queue 接受、优先级是多少等;
    -- Body 是真正需要传输的 APP 数据;
  • Binding
    -- Binding 联系了 Exchange 与 Message Queue;
    -- Exchange 在与多个 Message Queue 发生 Binding 后会生成一张路由表,路由表中存储着 Message Queue 所需消息的限制条件即 Binding Key;
    -- 当 Exchange 收到 Message 时会解析其 Header 得到 Routing Key,Exchange 根据 Routing Key 与Exchange Type 将 Message 路由到 Message Queue;
    -- Binding Key 由 Consumer 在 Binding Exchange 与 Message Queue 时指定,而 Routing Key 由 Producer 发送 Message 时指定,两者的匹配方式由 Exchange Type 决定;
    -- 绑定,它的作用就是把 Exchange 和 Queue 按照路由规则绑定起来;
  • Connection
    -- 连接,对于RabbitMQ 而言,其实就是一个位于客户端和 Broker 之间的 TCP 连接;
    -- 消息通道,在客户端的每个连接里,可建立多个 Channel,每个 Channel 代表一个会话任务;
  • Channel
    -- 信道,仅仅创建了客户端到 Broker 之间的连接后,客户端还是不能发送消息的,需要为每一个 Connection 创建 Channel;
    -- AMQP 协议规定只有通过 Channel 才能执行 AMQP 的命令,一个 Connection 可以包含多个 Channel;
    -- 之所以需要 Channel,是因为TCP连接的建立和释放都是十分昂贵的,如果一个客户端每一个线程都需要与 Broker 交互,如果每一个线程都建立一个 TCP 连接,暂且不考虑 TCP 连接是否浪费,就算操作系统也无法承受每秒建立如此多的 TCP 连接;
    -- RabbitMQ 建议客户端线程之间不要共用 Channel,至少要保证共用 Channel 的线程发送消息必须是串行的,但是建议尽量共用 Connection。
  • Routing Key
    -- 路由关键字,Exchange 根据这个关键字进行消息投递;
  • Command
    -- AMQP 的命令,客户端通过 Command 完成与 AMQP 服务器的交互来实现自身的逻辑。例如在 RabbitMQ 中,客户端可以通过 Publish 命令发送消息,txSelect 开启一个事务,txCommit 提交一个事务。

3. RabbitMQ 的优势:

  • 可靠性(Reliablity)
    -- 使用了一些机制来保证可靠性,比如持久化、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,对于典型的路由功能,Rabbit 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 Avaliable 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)
    -- 支持多种消息队列协议,如 STOMP、MQTT 等;
  • 多种语言客户端(Many Clients)
    -- 几乎支持所有常用语言,比如 Java、.NET、Ruby 等;
  • 管理界面(Management UI)
    -- 提供了易用的用户界面,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 提供了消息的跟踪机制,使用者可以找出发生了什么;
  • 插件机制(Plugin System)
    -- 提供了许多插件,来从多方面进行扩展,也可以编辑自己的插件;

4. RabbitMQ 消息收发模式

4.1. 简单模式

4.2. 发布 / 订阅 模式

4.3. 关键字匹配 模式

4.4. 模糊匹配 模式

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