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RabbitMQ 基礎知識

1. 背景

RabbitMQ 是一個由 erlang 開發的AMQP 開源實作,erlang語言天生具備高并發的特性,而且他的管理界面用起來十分友善。

基礎概念

講解基礎概念的前面,我們先來整體構造一個結構圖,這樣會友善們更好地去了解RabbitMQ的基本原理。

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通過上面這張應用相結合的結構圖既能夠清晰的看清楚整體的send Message到Receive Message的一個大緻的流程。當然上面有很多名詞都相比還沒有介紹到,不要着急接下來我們就開始對其進行詳細的講解。

2. Queue

  Queue(隊列)RabbitMQ的作用是存儲消息,隊列的特性是先進先出。上圖可以清晰地看到Client A和Client B是生産者,生産者生産消息最終被送到RabbitMQ的内部對象Queue中去,而消費者則是從Queue隊列中取出資料。可以簡化成表示為:

    

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  生産者Send Message “A”被傳送到Queue中,消費者發現消息隊列Queue中有訂閱的消息,就會将這條消息A讀取出來進行一系列的業務操作。這裡隻是一個消費正對應一個隊列Queue,也可以多個消費者訂閱同一個隊列Queue,當然這裡就會将Queue裡面的消息平分給其他的消費者,但是會存在一個問題就是如果每個消息的處理時間不同,就會導緻某些消費者一直在忙碌中,而有的消費者處理完了消息後一直處于空閑狀态,因為前面已經提及到了Queue會平分這些消息給相應的消費者。這裡我們就可以使用prefetchCount來限制每次發送給消費者消息的個數。詳情見下圖所示:  

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  這裡的prefetchCount=1是指每次從Queue中發送一條消息來。等消費者處理完這條消息後Queue會再發送一條消息給消費者。

3. Exchange

  我們在開篇的時候就留了一個坑,就是那個應用結構圖裡面,消費者Client A和消費者Client B是如何知道我發送的消息是給Queue1還是給Queue2,有沒有想過這個問題,那麼我們就來解開這個面紗,看看到底是個什麼構造。首先明确一點就是生産者産生的消息并不是直接發送給消息隊列Queue的,而是要經過Exchange(交換器),由Exchange再将消息路由到一個或多個Queue,當然這裡還會對不符合路由規則的消息進行丢棄掉,這裡指的是後續要談到的Exchange Type。那麼Exchange是怎樣将消息準确的推送到對應的Queue的呢?那麼這裡的功勞最大的當屬Binding,RabbitMQ是通過Binding将Exchange和Queue連結在一起,這樣Exchange就知道如何将消息準确的推送到Queue中去。簡單示意圖如下所示:

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  在綁定(Binding)Exchange和Queue的同時,一般會指定一個Binding Key,生産者将消息發送給Exchange的時候,一般會産生一個Routing Key,當Routing Key和Binding Key對應上的時候,消息就會發送到對應的Queue中去。那麼Exchange有四種類型,不同的類型有着不同的政策。也就是表明不同的類型将決定綁定的Queue不同,換言之就是說生産者發送了一個消息,Routing Key的規則是A,那麼生産者會将Routing Key=A的消息推送到Exchange中,這時候Exchange中會有自己的規則,對應的規則去篩選生産者發來的消息,如果能夠對應上Exchange的内部規則就将消息推送到對應的Queue中去。那麼接下來就來詳細講解下Exchange裡面類型。

4. Exchange Type

  Exchange分為以下四種:

4.1 fanout

  fanout類型的Exchange路由規則非常簡單,它會把所有發送到該Exchange的消息路由到所有與它綁定的Queue中。

     

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  上圖所示,生産者(P)生産消息1将消息1推送到Exchange,由于Exchange Type=fanout這時候會遵循fanout的規則将消息推送到所有與它綁定Queue,也就是圖上的兩個Queue最後兩個消費者消費。

4.2 direct

  direct類型的Exchange路由規則也很簡單,它會把消息路由到那些binding key與routing key完全比對的Queue中。

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  當生産者(P)發送消息時Rotuing key=booking時,這時候将消息傳送給Exchange,Exchange擷取到生産者發送過來消息後,會根據自身的規則進行與比對相應的Queue,這時發現Queue1和Queue2都符合,就會将消息傳送給這兩個隊列,如果我們以Rotuing key=create和Rotuing key=confirm發送消息時,這時消息隻會被推送到Queue2隊列中,其他Routing Key的消息将會被丢棄。

4.3 topic

  前面提到的direct規則是嚴格意義上的比對,換言之Routing Key必須與Binding Key相比對的時候才将消息傳送給Queue,那麼topic這個規則就是模糊比對,可以通過通配符滿足一部分規則就可以傳送。它的約定是:

  1. routing key為一個句點号“. ”分隔的字元串(我們将被句點号“. ”分隔開的每一段獨立的字元串稱為一個單詞),如“stock.usd.nyse”、“nyse.vmw”、“quick.orange.rabbit”
  2. binding key與routing key一樣也是句點号“. ”分隔的字元串
  3. binding key中可以存在兩種特殊字元“*”與“#”,用于做模糊比對,其中“*”用于比對一個單詞,“#”用于比對多個單詞(可以是零個)
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    當生産者發送消息Routing Key=F.C.E的時候,這時候隻滿足Queue1,是以會被路由到Queue中,如果Routing Key=A.C.E這時候會被同是路由到Queue1和Queue2中,如果Routing Key=A.F.B時,這裡隻會發送一條消息到Queue2中。

4.4 RPC

  

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我們的RPC如此工作:

    • 當用戶端啟動的時候,它建立一個匿名獨享的回調隊列。

    • 在RPC請求中,用戶端發送帶有兩個屬性的消息:一個是設定回調隊列的 reply_to 屬性,另一個是設定唯一值的 correlation_id 屬性。

    • 将請求發送到一個 rpc_queue 隊列中。

    • RPC工作者(又名:伺服器)等待請求發送到這個隊列中來。當請求出現的時候,它執行他的工作并且将帶有執行結果的消息發送給reply_to字段指定的隊列。

用戶端等待回調隊列裡的資料。當有消息出現的時候,它會檢查correlation_id屬性。如果此屬性的值與請求比對,将它傳回給應用。

5. 補充說明

ConnectionFactory、Connection、Channel:

ConnectionFactory、Connection、Channel都是RabbitMQ對外提供的API中最基本的對象。Connection是RabbitMQ的socket連結,它封裝了socket協定相關部分邏輯。ConnectionFactory為Connection的制造工廠。

Channel是我們與RabbitMQ打交道的最重要的一個接口,我們大部分的業務操作是在Channel這個接口中完成的,包括定義Queue、定義Exchange、綁定Queue與Exchange、釋出消息等。

Connection就是建立一個TCP連接配接,生産者和消費者的都是通過TCP的連接配接到RabbitMQ Server中的,這個後續會再程式中展現出來。

Channel虛拟連接配接,建立在上面TCP連接配接的基礎上,資料流動都是通過Channel來進行的。為什麼不是直接建立在TCP的基礎上進行資料流動呢?

如果建立在TCP的基礎上進行資料流動,建立和關閉TCP連接配接有代價。頻繁的建立關閉TCP連接配接對于系統的性能有很大的影響,而且TCP的連接配接數也有限制,這也限制了系統處理高并發的能力。但是,在TCP連接配接中建立Channel是沒有上述代價的。