一、RabbitMQ简介

1.1 RabbitMQ是什么

RabbitMQ是一个开源的AMQP实现，服务器端用Erlang语言编写，支持多种客户端，如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX。用于在分布式系统中存储转发消息，在易用性、扩展性、高可用性等方面表现不俗。

1.2 RabbitMQ特点

（1）可靠性（Reliability）RabbitMQ 使用一些机制来保证可靠性，如持久化、传输确认、发布确认。

（2）灵活的路由（Flexible Routing）在消息进入队列之前，通过 Exchange 来路由消息的。对于典型的路由功能，RabbitMQ 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 。

（3）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 。

（4）高可用（Highly Available 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。

（5）多种协议（Multi-protocol）RabbitMQ 支持多种消息队列协议，比如 STOMP、MQTT 等等。

（6）多语言客户端（Many Clients）RabbitMQ 几乎支持所有常用语言，比如 Java、.NET、Ruby 等等。

（7）管理界面（Management UI）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 Broker 的许多方面。

（8）跟踪机制（Tracing）如果消息异常，RabbitMQ 提供了消息跟踪机制，使用者可以找出发生了什么。

（9）插件机制（Plugin System）RabbitMQ 提供了许多插件，来从多方面进行扩展，也可以编写自己的插件。

1.3 RabbitMQ 解决什么问题

（1）你是否遇到过两个（多个）系统间需要通过定时任务来同步某些数据？你是否在为异构系统的不同进程间相互调用、通讯的问题而苦恼、挣扎？

（2）在Web应用高并发环境下，由于来不及同步处理，请求往往会发生堵塞。比如说，大量的insert、update请求同时到达mysql，会带来无数的行锁表锁，最后导致请求数过多，触发too many connections错误。

（3）消息服务擅长于解决多系统、异构系统间的数据交换（消息通知/通讯）问题，你也可以把它用于系统间服务的相互调用（RPC）通过使用消息队列，我们可以异步处理请求，从而缓解系统的压力。

1.4 RabbitMQ 应用场景

对于一个大型的软件系统来说，它会有很多的组件或者说模块或者说子系统或者（Subsystem or Component or Submodule）。那么这些模块的如何通信？这和传统的IPC有很大的区别。传统的IPC很多都是在单一系统上的，模块耦合性很大，不适合扩展（Scalability）；如果使用socket那么不同的模块的确可以部署到不同的机器上，但是还是有很多问题需要解决。比如：

（1）信息的发送者和接收者如何维持这个连接，如果一方的连接中断，这期间的数据如何方式丢失？

（2）如何降低发送者和接收者的耦合度？

（3）如何让Priority高的接收者先接到数据？

（4）如何做到Load balance？有效均衡接收者的负载？

（5）如何有效的将数据发送到相关的接收者？也就是说将接收者subscribe不同的数据，如何做有效的filter。

（6）如何做到可扩展，甚至将这个通信模块发到cluster上？

（7）如何保证接收者接收到了完整，正确的数据？

1.5 RabbitMQ 集群方式

（1）普通模式：默认的集群模式。 对于Queue来说，消息实体只存在于其中一个节点，A、B两个节点仅有相同的元数据，即队列结构，但队列的元数据仅保存有一份，即创建该队列的rabbitmq节点（A节点），当A节点宕机，你可以去其B节点查看，./rabbitmqctl list_queues 发现该队列已经丢失，但声明的exchange还存在。

当消息进入A节点的Queue中后，consumer从B节点拉取时，RabbitMQ会临时在A、B间进行消息传输，把A中的消息实体取出并经过B发送给consumer，所以consumer应平均连接每一个节点，从中取消息。

该模式存在一个问题就是当A节点故障后，B节点无法取到A节点中还未消费的消息实体。如果做了队列持久化或消息持久化，那么得等A节点恢复，然后才可被消费，并且在A节点恢复之前其它节点不能再创建A节点已经创建过的持久队列；如果没有持久化的话，消息就会失丢。

这种模式更适合非持久化队列，只有该队列是非持久的，客户端才能重新连接到集群里的其他节点，并重新创建队列。假如该队列是持久化的，那么唯一办法是将故障节点恢复起来。

（2）镜像模式：把需要的队列做成镜像队列，存在于多个节点。

该模式解决了普通模式的问题，其实质不同之处在于，消息实体会主动在镜像节点间同步，而不是在consumer取数据时临时拉取。

该模式带来的副作用也很明显，除了降低系统性能外，如果镜像队列数量过多，加之大量的消息进入，集群内部的网络带宽将会被这种同步通讯大大消耗掉。

所以在对可靠性要求较高的场合中适用，一个队列想做成镜像队列，需要先设置policy，然后客户端创建队列的时候，rabbitmq集群根据“队列名称”自动设置是普通集群模式或镜像队列。

二、RabbitMQ 基本概念

2.1 RabbitMQ 之基本概念

Message消息，消息是不具名的，它由消息头和消息体组成。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。

Publisher消息的生产者，也是一个向交换器发布消息的客户端应用程序。

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。

Binding绑定，用于消息队列和交换器之间的关联。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。

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。

Connection网络连接，比如一个TCP连接。

Channel信道，多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道。信道是建立在真实的TCP连接内地虚拟连接，AMQP 命令都是通过信道发出去的，不管是发布消息、订阅队列还是接收消息，这些动作都是通过信道完成。因为对于操作系统来说建立和销毁 TCP 都是非常昂贵的开销，所以引入了信道的概念，以复用一条 TCP 连接。

Consumer消息的消费者，表示一个从消息队列中取得消息的客户端应用程序。

Virtual Host虚拟主机，表示一批交换器、消息队列和相关对象。虚拟主机是共享相同的身份认证和加密环境的独立服务器域。每个 vhost 本质上就是一个 mini 版的 RabbitMQ 服务器，拥有自己的队列、交换器、绑定和权限机制。vhost 是 AMQP 概念的基础，必须在连接时指定，RabbitMQ 默认的 vhost 是 / 。

Broker表示消息队列服务器实体。

2.2 RabbitMQ 之AMPQ

AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议，是应用层协议的一个开放标准，为面向消息的中间件设计。消息中间件主要用于组件之间的解耦，消息的发送者无需知道消息使用者的存在，反之亦然。  它可以使对应的客户端（client）与对应的消息中间件（broker）进行交互。消息中间件从发布者（publisher）那里收到消息（发布消息的应用，也称为producer），然后将他们转发给消费者（consumers，处理消息的应用）。由于AMQP是一个网络协议，所以发布者、消费者以及消息中间件可以部署到不同的物理机器上面。

2.3 RabbitMQ 之Exchange类型

Exchange分发消息时根据类型的不同分发策略有区别，目前共四种类型：direct、fanout、topic、headers 。headers 匹配 AMQP 消息的 header 而不是路由键，此外 headers 交换器和 direct 交换器完全一致，但性能差很多，目前几乎用不到了，所以直接看另外三种类型：

（1）Direct：消息中的路由键（routing key）如果和 Binding 中的 binding key 一致， 交换器就将消息发到对应的队列中。路由键与队列名完全匹配，如果一个队列绑定到交换机要求路由键为“dog”，则只转发 routing key 标记为“dog”的消息，不会转发“dog.puppy”，也不会转发“dog.guard”等等。它是完全匹配、单播的模式。

（2）fanout：每个发到fanout类型交换器的消息都会分到所有绑定的队列上去。fanout 交换器不处理路由键，只是简单的将队列绑定到交换器上，每个发送到交换器的消息都会被转发到与该交换器绑定的所有队列上。很像子网广播，每台子网内的主机都获得了一份复制的消息。fanout 类型转发消息是最快的。

（3）topic：topic交换器通过模式匹配分配消息的路由键属性，将路由键和某个模式进行匹配，此时队列需要绑定到一个模式上。它将路由键和绑定键的字符串切分成单词，这些单词之间用点隔开。它同样也会识别两个通配符：符号“#”和符号“”。#匹配0个或多个单词，匹配不多不少一个单词。

（4）headers：headers类型的Exchange不依赖于routing key与binding key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Queue与Exchange时指定一组键值对；当消息发送到Exchange时，RabbitMQ会取到该消息的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Queue与Exchange绑定时指定的键值对；如果完全匹配则消息会路由到该Queue，否则不会路由到该Queue。

2.4 RabbitMQ的名词

Broker：简单来说就是消息队列服务器实体。

Exchange：消息交换机，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列。

Queue：消息队列载体，每个消息都会被投入到一个或多个队列。

Binding：绑定，它的作用就是把exchange和queue按照路由规则绑定起来。

Routing Key：路由关键字，exchange根据这个关键字进行消息投递。

vhost：虚拟主机，一个broker里可以开设多个vhost，用作不同用户的权限分离。

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。

Channel：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。

2.5 RabbitMQ消息队列的使用过程

1、客户端连接到消息队列服务器，打开一个channel。

2、客户端声明一个exchange，并设置相关属性。

3、客户端声明一个queue，并设置相关属性。

4、客户端使用routing key，在exchange和queue之间建立好绑定关系。

5、客户端投递消息到exchange。

6、exchange接收到消息后，就根据消息的key和已经设由binding，进行消息路里，将消息投递到一个或多个队列里

ps:通过durable参数来进行exchang、queue、消息持久化

三、RabbitMQ集群

RabbitMQ最优秀的功能之一就是内建集群，这个功能设计的目的是允许消费者和生产者在节点崩溃的情况下继续运行，以及通过添加更多的节点来线性扩展消息通信吞吐量。RabbitMQ 内部利用 Erlang 提供的分布式通信框架 OTP 来满足上述需求，使客户端在失去一个 RabbitMQ 节点连接的情况下，还是能够重新连接到集群中的任何其他节点继续生产、消费消息。

3.1 RabbitMQ集群中的一些概念

RabbitMQ会始终记录以下四种类型的内部元数据：

（1）队列元数据包括队列名称和它们的属性，比如是否可持久化，是否自动删除

（2）交换器元数据交换器名称、类型、属性

（3）绑定元数据内部是一张表格记录如何将消息路由到队列

（4）vhost元数据为 vhost 内部的队列、交换器、绑定提供命名空间和安全属性

在单一节点中，RabbitMQ会将所有这些信息存储在内存中，同时将标记为可持久化的队列、交换器、绑定存储到硬盘上。存到硬盘上可以确保队列和交换器在节点重启后能够重建。而在集群模式下同样也提供两种选择：存到硬盘上（独立节点的默认设置），存在内存中。

如果在集群中创建队列，集群只会在单个节点而不是所有节点上创建完整的队列信息（元数据、状态、内容）。结果是只有队列的所有者节点知道有关队列的所有信息，因此当集群节点崩溃时，该节点的队列和绑定就消失了，并且任何匹配该队列的绑定的新消息也丢失了。还好RabbitMQ 2.6.0之后提供了镜像队列以避免集群节点故障导致的队列内容不可用。

RabbitMQ集群中可以共享 user、vhost、exchange等，所有的数据和状态都是必须在所有节点上复制的，例外就是上面所说的消息队列。RabbitMQ 节点可以动态的加入到集群中。

当在集群中声明队列、交换器、绑定的时候，这些操作会直到所有集群节点都成功提交元数据变更后才返回。集群中有内存节点和磁盘节点两种类型，内存节点虽然不写入磁盘，但是它的执行比磁盘节点要好。内存节点可以提供出色的性能，磁盘节点能保障配置信息在节点重启后仍然可用，那集群中如何平衡这两者呢？

RabbitMQ只要求集群中至少有一个磁盘节点，所有其他节点可以是内存节点，当节点加入或离开集群时，它们必须要将该变更通知到至少一个磁盘节点。如果只有一个磁盘节点，刚好又是该节点崩溃了，那么集群可以继续路由消息，但不能创建队列、创建交换器、创建绑定、添加用户、更改权限、添加或删除集群节点。换句话说集群中的唯一磁盘节点崩溃的话，集群仍然可以运行，但直到该节点恢复，否则无法更改任何东西。

3.2 RabbitMQ集群配置和启动

如果是在一台机器上同时启动多个RabbitMQ节点来组建集群的话，只用上面介绍的方式启动第二、第三个节点将会因为节点名称和端口冲突导致启动失败。所以在每次调用 rabbitmq-server 命令前，设置环境变量 RABBITMQ_NODENAME 和 RABBITMQ_NODE_PORT 来明确指定唯一的节点名称和端口。下面的例子端口号从5672开始，每个新启动的节点都加1，节点也分别命名为test_rabbit_1、test_rabbit_2、test_rabbit_3。

启动第1个节点：

RABBITMQ_NODENAME=test_rabbit_1 RABBITMQ_NODE_PORT=5672 ./sbin/rabbitmq-server -detached

启动第2个节点：

RABBITMQ_NODENAME=test_rabbit_2 RABBITMQ_NODE_PORT=5673 ./sbin/rabbitmq-server -detached

启动第2个节点前建议将 RabbitMQ 默认激活的插件关掉，否则会存在使用了某个插件的端口号冲突，导致节点启动不成功。

现在第2个节点和第1个节点都是独立节点，它们并不知道其他节点的存在。集群中除第一个节点外后加入的节点需要获取集群中的元数据，所以要先停止 Erlang 节点上运行的 RabbitMQ 应用程序，并重置该节点元数据，再加入并且获取集群的元数据，最后重新启动 RabbitMQ 应用程序。

停止第2个节点的应用程序：

./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_2 stop_app

重置第2个节点元数据：

./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_2 reset

第2节点加入第1个节点组成的集群：

./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_2 join_cluster test_rabbit_1@localhost

启动第2个节点的应用程序

./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_2 start_app

第3个节点的配置过程和第2个节点类似：

RABBITMQ_NODENAME=test_rabbit_3 RABBITMQ_NODE_PORT=5674 ./sbin/rabbitmq-server -detached./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_3 stop_app./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_3 reset./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_3 join_cluster test_rabbit_1@localhost./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_3 start_app

3.3 RabbitMQ集群运维

停止某个指定的节点，比如停止第2个节点：

RABBITMQ_NODENAME=test_rabbit_2 ./sbin/rabbitmqctl stop

查看节点3的集群状态：

./sbin/rabbitmqctl -n test_rabbit_3 cluster_status

3.4 RabbitMQ集群元数据的同步

RabbitMQ集群会始终同步四种类型的内部元数据（类似索引）： a.队列元数据：队列名称和它的属性； b.交换器元数据：交换器名称、类型和属性； c.绑定元数据：一张简单的表格展示了如何将消息路由到队列； d.vhost元数据：为vhost内的队列、交换器和绑定提供命名空间和安全属性； 因此，当用户访问其中任何一个RabbitMQ节点时，通过rabbitmqctl查询到的queue／user／exchange/vhost等信息都是相同的。

3.5 RabbitMQ集群仅采用元数据同步的方式

我想肯定有不少同学会问，想要实现HA方案，那将RabbitMQ集群中的所有Queue的完整数据在所有节点上都保存一份不就可以了么？（可以类似MySQL的主主模式嘛）这样子，任何一个节点出现故障或者宕机不可用时，那么使用者的客户端只要能连接至其他节点能够照常完成消息的发布和订阅嘛。 我想RabbitMQ的作者这么设计主要还是基于集群本身的性能和存储空间上来考虑。第一，存储空间，如果每个集群节点都拥有所有Queue的完全数据拷贝，那么每个节点的存储空间会非常大，集群的消息积压能力会非常弱（无法通过集群节点的扩容提高消息积压能力）；第二，性能，消息的发布者需要将消息复制到每一个集群节点，对于持久化消息，网络和磁盘同步复制的开销都会明显增加。

3.6 RabbitMQ集群发送/订阅消息的基本原理

场景1、客户端直接连接队列所在节点

如果有一个消息生产者或者消息消费者通过amqp-client的客户端连接至节点1进行消息的发布或者订阅，那么此时的集群中的消息收发只与节点1相关，这个没有任何问题；如果客户端相连的是节点2或者节点3（队列1数据不在该节点上），那么情况又会是怎么样呢？

场景2、客户端连接的是非队列数据所在节点

如果消息生产者所连接的是节点2或者节点3，此时队列1的完整数据不在该两个节点上，那么在发送消息过程中这两个节点主要起了一个路由转发作用，根据这两个节点上的元数据（也就是上文提到的：指向queue的owner node的指针）转发至节点1上，最终发送的消息还是会存储至节点1的队列1上。 同样，如果消息消费者所连接的节点2或者节点3，那这两个节点也会作为路由节点起到转发作用，将会从节点1的队列1中拉取消息进行消费。

四、RabbitMQ的几种工作模式

4.1 Work模式 

一个生产者，多个消费者，每个消费者获取到的消息唯一。

1、  自动模式

消费者从消息队列获取消息后，服务端就认为该消息已经成功消费。

2、  手动模式

消费者从消息队列获取消息后，服务端并没有标记为成功消费

消费者成功消费后需要将状态返回到服务端

4.2 PS订阅模式

一个生产者发送的消息会被多个消费者获取。

生产者：可以将消息发送到队列或者是交换机。

消费者：只能从队列中获取消息。

如果消息发送到没有队列绑定的交换机上，那么消息将丢失。

4.3 Routing路由模式

1、 发送消息到交换机并且要指定路由key

2、 消费者将队列绑定到交换机时需要指定路由key

4.4 Topics 主题模式

将路由键和某模式进行匹配，此时队列需要绑定在一个模式上，“#”匹配一个词或多个词，“*”只匹配一个词。

4.5 RPC模式 

(RPC) Remote Procedure Call Protocol远程过程调用协议

在一个大型的公司，系统由大大小小的服务构成，不同的团队维护不同的代码，部署在不同的机器。但是在做开发时候往往要用到其它团队的方法，因为已经有了实现。但是这些服务部署不同的机器上，想要调用就需要网络通信，这些代码繁琐且复杂，一不小心就会写的很低效。RPC协议定义了规划，其它的公司都给出了不同的实现。比如微软的wcf，以及现在火热的WebApi。

在RabbitMQ中RPC的实现也是很简单高效的，现在我们的客户端、服务端都是消息发布者与消息接收者。

首先客户端通过RPC向服务端发出请求

我这里有一堆东西需要你给我处理一下，correlation_id：这是我的请求标识，erply_to：你处理完过后把结果返回到这个队列中。

服务端拿到了请求，开始处理并返回

correlation_id：这是你的请求标识 ，原封不动的给你。 这时候客户端用自己的correlation_id与服务端返回的id进行对比。是我的，就接收。