RabbitMQ高级

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MQ的一些常见问题

1.消息可靠性问题:如何确保发送的消息至少被消费一次

2.延迟消息问题:如何实现消息的延迟投递

3.高可用问题:如何避免单点的MQ故障而导致的不可用问题

4.消息堆积问题:如何解决数百万消息堆积，无法及时消费的问题

一.消息可靠性

消息从生产者发送到exchange，再到queue，再到消费者，有哪些导致消息丢失的可能性？

• -发送时丢失：

  • 生产者发送的消息未送达exchange

  • 消息到达exchange后未到达queue

• MQ宕机，queue将消息丢失

• consumer接收到消息后未消费就宕机

1.生产者消息确认

生产者确认机制

RabbitMQ提供了publisher confirm机制来避免消息发送到MQ过程中丢失。消息发送到MQ以后，会返回一个结果给发送者，表示消息是否处理成功。结果有两种请求：

• publisher-confirm，发送者确认

消息成功投递到交换机，返回ack
消息未投递到交换机，返回nack

• publisher-return，发送者回执
  消息投递到交换机了，但是没有路由到队列。返回ACK，及路由失败原因。

注意:确认机制发送消息时，需要给每个消息设置一个全局唯一id，以区分不同消息，避免ack冲突

简单来说:在publisher-confirm下的nack是消息投递到交换机失败返回的信息;在publisher-confirm下的ack是消息成功到达了消费者;在publisher-return下的ack是消息到达了交换机但是路由失败的返回信息

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SpringAMQP实现生产者确认

一.想要实现生产者消息确认机制,需要在配置文件编写开启代码,即在微服务的application.yml中添加配置:

spring:
  rabbitmq:
    publisher-confirm-type: correlated 
    publisher-returns: true 
    template:
      mandatory: true

配置说明：

• publish-confirm-type：开启publisher-confirm，这里支持两种类型：

  • simple：同步等待confirm结果，直到超时

  • correlated：异步回调，定义ConfirmCallback，MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallback(推荐使用)

• publish-returns：开启publish-return功能，同样是基于callback机制，不过是定义ReturnCallback

• template.mandatory：定义消息路由失败时的策略。true，则调用ReturnCallback；false：则直接丢弃消息

二.配置ReturnCallback

ReturnCallback是消息到达交换机但是没有成功进行路由的回调函数(作用于全局)

每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback，因此需要在项目启动过程中配置：

@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {

    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        // 获取RabbitTemplate
        RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
        // 设置ReturnCallback
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
            log.info("消息发送失败，应答码{}，原因{}，交换机{}，路由键{},消息{}", 
                    replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
        });
    }
}

对于代码中的ApplicationContext是负责管理和组织Spring应用中的各个组件，如bean、配置文件等.

通过实现ApplicationContextAware这个接口，bean可以获取对ApplicationContext的引用，并因此获得访问应用上下文中的其他bean、资源和容器特性的能力,所以说实现了接口等同于获取到了bean容器,就可以获取到 rabbitTemplate并进行设置唯一的ReturnCallback

在回调函数中,消息路由失败会返回很多信息,其中使用路由键,消息的交换机的名称可以实现重发消息

三.在生产者类中发送消息并同时实现ConfirmCallback

ConfirmCallback同样是回调函数,与ReturnCallback不同的是ConfirmCallback可以创建多次

ConfirmCallback是对消息还没有进入到交换机就丢失的一种消息返回策略,当丢失后,执行回调函数并可以记录消息的失败原因和UUID,成功也是同理

@Test
public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
    // 消息体
    String message = "hello, spring amqp!";
    // 消息ID，需要封装到CorrelationData中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    // 添加callback
    correlationData.getFuture().addCallback(
            result -> {
                if(result.isAck()){ 
                    // ack，消息成功
                    log.debug("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());
                }else{
                    // nack，消息失败
                    log.error("消息发送失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), result.getReason());
                }
            },
            ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
    );
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("amq.direct", "simple", message, correlationData);
}

需要注意的是:在手动添加交换机的过程中,想要使用通配符"#"的话,应该设置交换机为topic类型!

总结:

SpringAMQP中处理消息确认的几种情况：

• publisher-comfirm：

  • 消息成功发送到exchange，返回ack

  • 消息发送失败，没有到达交换机，返回nack

  • 消息发送过程中出现异常，没有收到回执

• 消息成功发送到exchange，但没有路由到queue，调用ReturnCallback

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2.消息持久化

MQ默认是内存存储消息，开启持久化功能可以确保缓存在MQ中的消息不丢失。

1.交换机持久化：

@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
    // 三个参数：交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除 
    return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}

2.队列持久化：

@Bean
public Queue simpleQueue(){
    // 使用QueueBuilder构建队列，durable就是持久化的
    return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}

3.消息持久化，SpringAMQP中的的消息默认是持久的，可以通过MessageProperties中的DeliveryMode来指定

Message msg = MessageBuilder
        .withBody(message.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)) // 消息体
        .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT) // 持久化 
        .build();

但在springamqp中,其实已经在声明交换机和队列的时候将其持久化了,发送消息的方法convertAndSend()内部也将消息做了持久化,了解消息持久化的设置方法可以将以后不是很重要的交换机,队列,消息设置为非持久化

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3.消费者确认

RabbitMQ支持消费者确认机制，即：消费者处理消息后可以向MQ发送ack回执，MQ收到ack回执后才会删除该消息。而SpringAMQP则允许配置三种确认模式：

• manual：手动ack，需要在业务代码结束后，调用api发送ack。

• auto(推荐)：自动ack，由spring监测listener代码是否出现异常，没有异常则返回ack；抛出异常则返回nack,抛出异常后,会不断重新发送消息即失败重试机制

• none：关闭ack，MQ假定消费者获取消息后会成功处理，因此消息投递后立即被删除

配置方式是修改application.yml文件，添加下面配置：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1
        acknowledge-mode: none # none，关闭ack；manual，手动ack；auto：自动ack

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4.消费者失败重试

当消费者出现异常后，消息会不断requeue（重新入队）到队列，再重新发送给消费者，然后再次异常，再次requeue，无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力：

我们可以利用Spring的retry机制，在消费者出现异常时利用本地重试，而不是无限制的requeue到mq队列。

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        prefetch: 1
        retry:
          enabled: true # 开启消费者失败重试
          initial-interval: 1000 # 初始的失败等待时长为1秒
          multiplier: 1 # 下次失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
          max-attempts: 3 # 最大重试次数
          stateless: true # true无状态；false有状态。如果业务中包含事务，这里改为false

消费者失败消息处理策略

在开启重试模式后，重试次数耗尽，如果消息依然失败，则需要有MessageRecoverer接口来处理，它包含三种不同的实现：

• 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(推荐使用)

第三种处理策略是将重试失败的消息重新投递到指定的交换机,然后在投递到指定的队列中,形成了一个交换机-队列的错误消息存放容器,在这个容器中存放不仅有错误消息,还有错误消息头的异常栈信息

实现方式:

1.定义接收失败消息的交换机、队列及其绑定关系：

@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
    return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
    return new Queue("error.queue", true); 
}
@Bean
public Binding errorBinding(){
    return BindingBuilder.bind(errorQueue()).to(errorMessageExchange()).with("error");
}

2.定义RepublishMessageRecoverer：

@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
    return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error"); 
}

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总结:如何确保RabbitMQ消息的可靠性？

• 开启生产者确认机制，确保生产者的消息能到达队列

• 开启持久化功能，确保消息未消费前在队列中不会丢失

• 开启消费者确认机制为auto，由spring确认消息处理成功后完成ack

• 开启消费者失败重试机制，并设置MessageRecoverer，多次重试失败后将消息投递到异常交换机，交由人工处理