spring cloud alibaba微服务原理与实战 epub springcloud微服务实战 pdf

前言

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• 写这篇博客旨在制作笔记，巩固知识。同时方便个人在线阅览，回顾知识。
• 博客的内容主要来自视频内容和资料中提供的学习笔记。

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系列目录

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微服务技术栈导学

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上一篇：SpringCloud 微服务技术栈_高级篇④_多级缓存

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服务异步通讯（高级篇）_RabbitMQ 的高级特性

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21.服务异步通信

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消息队列在使用过程中，面临着很多的实际问题。

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22.消息可靠性

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22.1.回顾 RabbitMQ 发送流程

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RabbitMQ 官网：https://www.rabbitmq.com/

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消息从发送，到消费者接收，会经理多个过程

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其中的每一步都可能导致消息丢失，常见的丢失原因包括

• 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
• consumer

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针对这些问题，RabbitMQ 分别给出了解决方案：

• 生产者确认机制
• MQ 持久化
• 消费者确认机制
• 失败重试机制

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22.2.生产者消息确认

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22.2.1.生产者确认机制

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RabbitMQ 提供了 publisher confirm

这种机制必须给每个消息指定一个唯一 ID。

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。

返回结果有两种方式

• 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

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22.2.2.RabbitMQ 准备工作

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下述的前三个回顾的内容即为 单机部署 RabbitMQ

1. 回顾：使用 Dokcer 运行 RabbitMQ 容器
2. 回顾：使用命令开启/关闭之前的 mq 容器
3. 回顾：进入 RabbitMQ 管理平台
4. 准备工作：创建队列，并让交互机与该队列绑定

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• 使用 Docker 运行 RabiitMQ 容器的操作在之前的博客中已经说明过。

• 【SpringCloud 微服务技术栈_实用篇①_基础知识】 中的 15.RabbitMQ 快速入门

• 此处只当作是复习了。

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5. 使用 Dokcer 运行 RabbitMQ 容器

• 加载上传镜像

本章节的学习资料中也同样提供了 mq.tar，将该镜像包上传到虚拟机中使用命令加载

docker load -i mq.tar

加载完成后得到的镜像的名称是：rabbitmq:3-management

• 执行下面的命令来执行 RabbitMQ 容器

docker run \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \
 -e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
 -v mq-plugins:/plugins \
 --name mq \
 --hostname mq1 \
 -p 15672:15672 \
 -p 5672:5672 \
 -d \
 rabbitmq:3.8-management

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2. 使用命令开启/关闭之前的 mq 容器

• 使用命令关闭之前创建过的 mq 容器

docker stop mq

• 使用命令开启之前创建过的 mq 容器

docker start mq

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3. 进入 RabbitMQ 管理平台

访问 虚拟机地址:15672，输入之前设置的用户名和密码，即可进入 RabbitMQ 的管理平台

输入你之前创建启动容器时的用户名和密码就可以了

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更多细节还请参考 Docker 官网：https://hub.docker.com/_/rabbitmq

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4. 创建队列，并且让 amq.topic 交互机与该队列绑定

在进行下面的操作前还需要先创建一个队列：simple.queue

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22.2.3.导入项目

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导入课前资料提供的 demo 工程（mq-advanced-demo）

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导入的项目的结构如下

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22.2.4.修改配置

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修改 publisher 服务中的 application.yml

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

说明

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

• simple：同步等待 confirm
• correlated：异步回调，定义 ConfirmCallback，MQ 返回结果时会回调这个 ConfirmCallback

• 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

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22.2.5.定义 Return 回调

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消息到了交换机，但是路由的时候失败了

每个 RabbitTemplate 只能配置一个 ReturnCallback，因此需要在项目加载时配置

修改 publisher 服务中的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/CommonConfig.java

package cn.itcast.mq.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        // 获取 RabbitTemplate 对象
        RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
        // 配置 ReturnCallback
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
            // 投递失败，记录日志
            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()
            );
            // 如果有业务需要，可以重发消息
        });
    }
}

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22.2.6.定义 ConfirmCallback

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消息连交换机都没有到达

ConfirmCallback 可以在发送消息时指定，因为每个业务处理 confirm 成功或失败的逻辑不一定相同。

在 publisher 服务的 cn.itcast.mq.spring.SpringAmqpTest

package cn.itcast.mq.spring;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.junit.Test;
import org.junit.runner.RunWith;
import org.springframework.amqp.rabbit.connection.CorrelationData;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.boot.test.context.SpringBootTest;
import org.springframework.test.context.junit4.SpringRunner;

import java.util.UUID;

@Slf4j
@RunWith(SpringRunner.class)
@SpringBootTest
public class SpringAmqpTest {
    @Autowired
    private RabbitTemplate rabbitTemplate;

    @Test
    public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
        // 1.消息体
        String message = "hello, spring amqp!";

        /* 2.准备 CorrelationData */
        // 2.1.全局唯一的消息 ID，需要封装到 CorrelationData 中
        CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
        // 2.2.添加 callback
        correlationData.getFuture().addCallback(
                result -> {
                    //判断结果
                    if (result.isAck()) {
                        // 3.1.ack，消息成功
                        log.debug("消息投递到交换机成功！消息ID：{}", correlationData.getId());
                    } else {
                        // 3.2.nack，消息失败
                        log.error("消息投递到交换机失败！消息ID：{}, 原因{}", correlationData.getId(), result.getReason());
                    }
                    //重发消息
                },
                ex -> log.error("消息发送异常,！消息ID：{}, 原因：{}", correlationData.getId(), ex.getMessage())
        );

        // 3.发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("amq.topic", "simple.test", message, correlationData);

        // 休眠一会儿，等待 ack 回执
        Thread.sleep(2000);
    }
}

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22.2.7.小结

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SpringAMQP

• 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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22.3.消息持久化

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22.3.1.交换机持久化

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RabbitMQ 中交换机默认是非持久化的，mq

SpringAMQP 中可以通过代码指定交换机持久化

@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);
}

事实上，默认情况下，由 SpringAMQP 声明的交换机都是持久化的。

可以在 RabbitMQ 控制台看到持久化的交换机都会带上 D（durable） 的标示

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22.3.2.队列持久化

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RabbitMQ 中队列默认是非持久化的，mq

SpringAMQP 中可以通过代码指定交换机持久化

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

事实上，默认情况下，由 SpringAMQP 声明的队列都是持久化的。

可以在 RabbitMQ 控制台看到持久化的队列都会带上 D

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因为消费者在启动时可以帮我们创建队列和交换机，故可以在消费者模块下声明一下

consumer 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/CommonConfig.java

import org.springframework.amqp.core.*;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class CommonConfig {
    @Bean
    public DirectExchange simpleDirect() {
        return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
    }

    @Bean
    public Queue simpleQueue() {
        return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
    }
}

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22.3.3.消息持久化

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利用 SpringAMQP 发送消息时，可以设置消息的属性（MessageProperties），指定 delivery-mode

1. 非持久化
2. 持久化

用 java 代码指定

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

默认情况下，SpringAMQP 发出的任何消息都是持久化的，不用特意指定。

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22.4.消费者消息确认

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22.4.1.概念

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RabbitMQ是 阅后即焚 机制，RabbitMQ 确认消息被消费者消费后会立刻删除。

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RabbitMQ 是通过消费者回执来确认消费者是否成功处理消息的

• 消费者获取消息后，应该向 RabbitMQ 发送 ACK 回执，表明自己已经处理消息。

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设想这样的场景

1. RabbitMQ 投递消息给消费者
2. 消费者获取消息后，返回 ACK 给 RabbitMQ
3. RabbitMQ 删除消息
4. 消费者宕机，消息尚未处理

这样，消息就丢失了。因此消费者返回 ACK 的时机非常重要。

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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：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
• 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

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由此可知

• none
• auto
• manual：自己根据业务情况，判断什么时候该 ack

一般，我们都是使用默认的 auto 即可。

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22.4.2.演示 none 模式

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修改 consumer 服务的 application.yml

src/main/resources/application.yml

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: none # [none：关闭 ack]；[manual：手动 ack]；[auto：自动 ack]

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修改 consumer 服务的 SpringRabbitListener

src/main/java/cn/itcast/mq/listener/SpringRabbitListener.java

@Slf4j
@Component
public class SpringRabbitListener {
    @RabbitListener(queues = "simple.queue")
    public void listenSimpleQueue(String msg) {
        log.info("消费者接收到 simple.queue 的消息：【{}】", msg);
        // 模拟异常
        System.out.println(1 / 0);
        log.debug("消息处理完成！");
    }
}

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通过测试可以发现，当消息处理抛异常时，消息依然被 RabbitMQ 删除了。

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22.4.3.演示 auto 模式

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再次把确认机制修改为 auto

consumer 服务下的 src/main/resources/application.yml

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: auto # [none：关闭 ack]；[manual：手动 ack]；[auto：自动 ack]

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在异常位置打断点，再次发送消息，程序卡在断点时，可以发现此时消息状态为 unack（未确定状态）

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抛出异常后，因为 Spring 会自动返回 nack，所以消息恢复至 Ready 状态，并且没有被 RabbitMQ 删除

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22.5.消费失败重试机制

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22.5.1.auto 模式中存在的问题

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当消费者出现异常后，消息会不断 requeue（重入队）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

从而导致 mq 的消息处理飙升，带来不必要的压力

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22.5.2.本地重试

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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

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修改 consumer 服务的 application.yml

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        retry:
          enabled: true # 开启消费者失败重试
          initial-interval: 1000 # 设置初始的失败等待时长为 1 秒
          multiplier: 1 # 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，这里最好改为 false

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重启 consumer

可以发现

• 在重试 3 次后，SpringAMQP 会抛出异常 AmqpRejectAndDontRequeueException，说明本地重试触发了
• 查看 RabbitMQ 控制台，发现消息被删除了，说明最后 SpringAMQP 返回的是 ack，mq 删除消息了

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结论

• 开启本地重试时，消息处理过程中抛出异常，不会 requeue 到队列，而是在消费者本地重试
• 重试达到最大次数后，Spring 会返回 ack，消息会被丢弃

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22.5.3.失败策略

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在之前的测试中，达到最大重试次数后，消息会被丢弃，这是由 Spring 内部机制决定的。

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 MessageRecovery

MessageRecovery

• 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

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比较优雅的一种处理方案是 RepublishMessageRecoverer

• 失败后将消息投递到一个指定的，专门存放异常消息的队列，后续由人工集中处理。

某种意义上算是一种兜底方案

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1. 在 consumer

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

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2. 定义一个 RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机

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

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完整代码

consumer 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/ErrorMessageConfig.java

package cn.itcast.mq.config;

import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;

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

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

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22.6.总结

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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

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23.死信交换机

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23.1.初识死信交换机

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23.1.1.什么是死信交换机

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什么是死信？

当一个队列中的消息满足下列情况之一时，可以成为 死信（dead letter）

• 消费者使用 basic.reject 或 basic.nack 声明消费失败，并且消息的 requeue 参数设置为 false
• 消息是一个过期消息，超时无人消费
• 要投递的队列消息满了，无法投递

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如果这个包含死信的队列配置了 dead-letter-exchange

• 那么队列中的死信就会投递到这个交换机中，而这个交换机称为 死信交换机（Dead Letter Exchange，检查 DLX）。

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如图，一个消息被消费者拒绝了，变成了死信

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因为 simple.queue 绑定了死信交换机 dl.direct，因此死信会投递给这个交换机

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如果这个死信交换机也绑定了一个队列，则消息最终会进入这个存放死信的队列

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另外，队列将死信投递给死信交换机时，必须知道两个信息

• 死信交换机名称
• 死信交换机与死信队列绑定的 RoutingKey

这样才能确保投递的消息能到达死信交换机，并且正确的路由到死信队列。

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23.1.2.利用死信交换机接收死信

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在失败重试策略中，默认的 RejectAndDontRequeueRecoverer

发送 reject 给 RabbitMQ，消息变成死信，被丢弃。

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我们可以给 simple.queue

这样消息变成死信后也不会丢弃，而是最终投递到死信交换机，路由到与死信交换机绑定的队列。

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我们在 consumer

src/main/java/cn/itcast/mq/listener/SpringRabbitListener.java

// 声明普通的 simple.queue 队列，并且为其指定死信交换机：dl.direct
@Bean
public Queue simpleQueue2(){
    return QueueBuilder.durable("simple.queue") // 指定队列名称，并持久化
        .deadLetterExchange("dl.direct") // 指定死信交换机
        .build();
}

// 声明死信交换机 dl.direct
@Bean
public DirectExchange dlExchange(){
    return new DirectExchange("dl.direct", true, false);
}

// 声明存储死信的队列 dl.queue
@Bean
public Queue dlQueue(){
    return new Queue("dl.queue", true);
}

// 将死信队列 与 死信交换机绑定
@Bean
public Binding dlBinding(){
    return BindingBuilder.bind(dlQueue()).to(dlExchange()).with("simple");
}

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23.1.3.小结

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什么样的消息会成为死信？

• 消息被消费者 reject 或者返回 nack
• 消息超时未消费
• 队列满了

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死信交换机的使用场景是什么？

• 如果队列绑定了死信交换机，死信会投递到死信交换机
• 可以利用死信交换机收集所有消费者处理失败的消息（死信），交由人工处理，进一步提高消息队列的可靠性。

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23.2.TTL

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23.2.1.TTL 简单介绍

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TTL（Time-To-Live）

一个队列中的消息如果超时未消费，则会变为死信，超时分为两种情况

• 消息所在的队列设置了超时时间
• 消息本身设置了超时时间

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23.2.1.接收超时死信的死信交换机

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在 consumer 服务的 SpringRabbitListener

src/main/java/cn/itcast/mq/listener/SpringRabbitListener.java

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
    value = @Queue(name = "dl.ttl.queue", durable = "true"),
    exchange = @Exchange(name = "dl.ttl.direct"),
    key = "ttl"
))
public void listenDlQueue(String msg){
    log.info("接收到 dl.ttl.queue 的延迟消息：{}", msg);
}

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23.2.2.声明一个队列，并且指定 TTL

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要给队列设置超时时间，需要在声明队列时配置 x-message-ttl

注意，这个队列设定了死信交换机为 dl.ttl.direct

气候还需要声明交换机，并且要将 TTL 与交换机绑定

consumer 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/TTLMessageConfig.java

//声明队列
@Bean
public Queue ttlQueue(){
    return QueueBuilder.durable("ttl.queue") // 指定队列名称，并持久化
        .ttl(10000) // 设置队列的超时时间，10秒
        .deadLetterExchange("dl.ttl.direct") // 指定死信交换机
		.deadLetterRoutingKey("dl") // 指定死信 RoutingKey
        .build();
}

//声明交换机
@Bean
public DirectExchange ttlExchange(){
    return new DirectExchange("ttl.direct");
}

//将队列与交换机绑定
@Bean
public Binding ttlBinding(){
    return BindingBuilder.bind(ttlQueue()).to(ttlExchange()).with("ttl");
}

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发送消息，但是不要指定 TTL

publisher 服务下的 src/test/java/cn/itcast/mq/spring/SpringAmqpTest.java

@Test
public void testTTLQueue() {
    // 创建消息
    String message = "hello, ttl queue";
    // 消息ID，需要封装到 CorrelationData 中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
    // 记录日志
    log.debug("发送消息成功");
}

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发送消息的日志

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查看下接收消息的日志

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队列的 TTL 值是 10000 ms，也就是 10 秒。

观察上面的两个消息日志，可以看出消息发送与接收之间的时差刚好是 10 秒。

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23.2.3.发送消息时，设定 TTL

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在发送消息时，也可以指定 TTL

@Test
public void testTTLMsg() {
    // 创建消息
    Message message = MessageBuilder
        .withBody("hello, ttl message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
        .setExpiration("5000")
        .build();
    // 消息 ID，需要封装到 CorrelationData 中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    // 发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("ttl.direct", "ttl", message, correlationData);
    log.debug("发送消息成功");
}

查看发送消息日志

查看接收消息日志

这次，发送与接收的延迟只有 5 秒。

说明当队列、消息都设置了 TTL 时，任意一个到期就会成为死信。

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23.2.4.小结

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消息超时的两种方式是？

• 给队列设置 TTL 属性，进入队列后超过 TTL 时间的消息变为死信
• 给消息设置 TTL 属性，队列接收到消息超过 TTL 时间后变为死信
• 此外，当上述二者共存时，以时间短的 TTL 为准

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如何实现发送一个消息 20 秒后消费者才收到消息？

• 给消息的目标队列指定死信交换机
• 将消费者监听的队列绑定到死信交换机
• 发送消息时给消息设置超时时间为 20 秒

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23.3.延迟队列

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23.3.1.延迟队列简单介绍

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利用TTL结合死信交换机，我们实现了消息发出后，消费者延迟收到消息的效果。

这种消息模式就称为 延迟队列（Delay Queue）模式。

延迟队列的使用场景包括

• 延迟发送短信
• 用户下单，如果用户在 15 分钟内未支付，则自动取消
• 预约工作会议，20 分钟后自动通知所有参会人员

因为延迟队列的需求非常多，所以 RabbitMQ 的官方也推出了一个插件，原生支持延迟队列效果。

这个插件就是 DelayExchange

参考 RabbitMQ 的插件列表页面：https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html

使用方式可以参考官网地址：https://blog.rabbitmq.com/posts/2015/04/scheduling-messages-with-rabbitmq

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23.3.2.安装 DelayExchange 插件

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官方的安装指南地址为：https://blog.rabbitmq.com/posts/2015/04/scheduling-messages-with-rabbitmq

官方的安装文档是基于 Linux 原生安装 RabbitMQ，然后安装插件。

因为我们之前是基于 Docker 安装 RabbitMQ，所以下面我们会讲解基于 Docker 来安装 RabbitMQ 插件。

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1. 下载插件
2. 上传插件
3. 安装插件

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1. 下载插件

RabbitMQ 有一个官方的插件社区，地址为：https://www.rabbitmq.com/community-plugins.html

其中包含各种各样的插件，包括我们要使用的 DelayExchange 插件

诸位可以去对应的 GitHub 页面下载 3.8.9

• 地址：https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-delayed-message-exchange/releases/tag/3.8.9 （对应 RabbitMQ 的 3.8.5

课前资料也提供了下载好的插件

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2. 上传插件

因为我们是基于 Docker 安装，所以需要先查看 RabbitMQ 的插件目录对应的数据卷。

如果诸位不是基于 Docker 安装 RabbitMQ，请参考之前的 22.2.2.RabbitMQ 准备工作 部分，重新创建 Docker 容器。

我们之前设定的 RabbitMQ 的挂载的数据卷名称为 mq-plugins

• 回顾知识：Docker 容器启动的时候，如果要挂载宿主机的一个目录，可以用 -v

所以我们使用下面命令查看数据卷

docker volume inspect mq-plugins

接下来，将插件 rabbitmq_delayed_message_exchange-3.8.9-0199d11c.ez

我是直接上传到 /root

mv rabbitmq_delayed_message_exchange-3.8.9-0199d11c.ez /var/lib/docker/volumes/mq-plugins/_data/

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3. 安装插件

最后就是安装了，需要进入 MQ 容器内部来执行安装。我的容器名为 mq

执行下面的命令

docker exec -it mq bash

执行时，请将其中的 -it 后面的 mq

进入容器内部后，执行下面命令开启插件

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_delayed_message_exchange

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23.3.3.DelayExchange 原理

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DelayExchange 的原理是对官方原生的 Exchange

• 将 DelayExchange 接收到的消息暂存在内存中（官方的 Exchange
• 在 DelayExchange

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DelayExchange 需要将一个交换机声明为 delayed

当我们发送消息到 delayExchange

• 接收消息
• 判断消息是否具备 x-delay
• 如果有 x-delay 属性，说明是延迟消息，持久化到硬盘，读取 x-delay
• 返回 routing not found
• x-delay

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23.3.4.使用 DelayExchange（控制台）

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插件的使用非常简单

声明一个交换机，交换机的类型可以是任意类型，只需要设定 delayed 属性为 true

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在 RabbitMQ 管理平台上声明一个 DelayExchange

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消息的延迟时间需要在发送消息的时候指定

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23.3.5.使用 DelayExchange（SpringAMQP）

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DelayExchange

因此，使用插件的时候，只需要声明一个交换机，交换机的类型可以是任意类型，然后设定 delayed 属性 为 true

最后还需要声明队列与其绑定。

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1. 声明 DelayExchange

基于注解方式（推荐）

也可以基于 @Bean

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2. 发送消息

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23.3.6.延迟队列演示

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consumer 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/listener/SpringRabbitListener.java

@RabbitListener(bindings = @QueueBinding(
        value = @Queue(name = "delay.queue", durable = "true"),
        exchange = @Exchange(name = "delay.direct", delayed = "true"),
        key = "delay"
))
public void listenDelayExchange(String msg) {
    log.info("消费者受到了 delay.queue 的延迟消息");
}

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publisher 服务下的 src/test/java/cn/itcast/mq/spring/SpringAmqpTest.java

@Test
public void testSendDelayMessage() throws InterruptedException {
    // 1.准备消息
    Message message = MessageBuilder
            .withBody("Hello, delay message".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
            .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.PERSISTENT)
            .setHeader("x-delay", 5000)
            .build();

    // 2.全局唯一的消息 ID，需要封装到 CorrelationData 中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());

    // 3.发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("delay.direct", "delay", message, correlationData);

    log.info("发送消息成功！");
}

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启动消费者服务后，再进行单元测试

显然，NO_ROUTE，表明消息没有到达队列，故报错。但是消费者那边又收到了消息（5 秒后）。

因为延迟交换机是先存消息，过一段时间再转发，并不是即时路由到队列。5 秒后就会到达队列。

我们可以根据这个 receivedDelay=5000

//判断是否为延迟消息
if (message.getMessageProperties().getReceivedDelay() > 0) {
    //当消息是一个延迟消息时，忽略这个错误提示
    return;
}

publisher 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/CommonConfig.java

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23.3.7.总结

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延迟队列插件的使用步骤包括哪些？

• 声明一个交换机，添加 delayed 属性为 true
• 发送消息时，添加 x-delay

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24.惰性队列

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24.1.消息堆积问题

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当生产者发送消息的速度超过了消费者处理消息的速度，就会导致队列中的消息堆积，直到队列存储消息达到上限。

之后发送的消息就会成为死信，可能会被丢弃，这就是消息堆积问题。

解决消息堆积有三种思路：

• 增加更多消费者，提高消费速度。也就是我们之前说的 work queue
• 在消费者内开启线程池加快消息处理速度
• 扩大队列容积，提高堆积上限

要提升队列容积，把消息保存在内存中显然是不行的。

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24.2.惰性队列

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从 RabbitMQ 的 3.6.0 版本开始，就增加了 Lazy Queues 的概念，也就是 惰性队列。

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惰性队列的特征如下

• 接收到消息后直接存入磁盘而非内存
• 消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存
• 支持数百万条的消息存储

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24.2.1.基于命令行设置 lazy-queue

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• 基于命令行设置 lazy-queue

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要设置一个队列为惰性队列，只需要在声明队列时，指定 x-queue-mode 属性为 lazy

可以通过命令行将一个运行中的队列修改为惰性队列

rabbitmqctl set_policy Lazy "^lazy-queue$" '{"queue-mode":"lazy"}' --apply-to queues

命令解读

• rabbitmqctl：RabbitMQ 的命令行工具
• set_policy：添加一个策略
• Lazy：策略名称，可以自定义
• "^lazy-queue$"：用正则表达式匹配队列的名字
• '{"queue-mode":"lazy"}'：设置队列模式为 lazy
• --apply-to queues：策略的作用对象，是所有的队列

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24.2.2.基于 @Bean 声明 lazy-queue

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• 基于 @Bean 声明 lazy-queue

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24.2.3.基于 @RabbitListener 声明 LazyQueue

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• 基于 @RabbitListener 声明 LazyQueue

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24.2.4.惰性队列演示

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consumer 服务下的 src/main/java/cn/itcast/mq/config/LazyConfig.java

package cn.itcast.mq.config;

import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.core.QueueBuilder;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Configuration
public class LazyConfig {
    @Bean
    public Queue lazyQueue() {
        return QueueBuilder
                .durable("lazy.queue")
                .lazy()
                .build();
    }

    @Bean
    public Queue normalQueue() {
        return QueueBuilder
                .durable("normal.queue")
                .build();
    }
}

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consumer 服务下的 src/test/java/cn/itcast/mq/spring/SpringAmqpTest.java

@Test
public void testSendLazyQueue() throws InterruptedException {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        //准备消息
        Message message = MessageBuilder
                .withBody("Hello,lazy queue".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)
                .build();

        //发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("lazy.queue", message);
    }
}

@Test
public void testSendNormalQueue() throws InterruptedException {
    for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
        //准备消息
        Message message = MessageBuilder
                .withBody("Hello,normal queue".getBytes(StandardCharsets.UTF_8))
                .setDeliveryMode(MessageDeliveryMode.NON_PERSISTENT)
                .build();

        //发送消息
        rabbitTemplate.convertAndSend("normal.queue", message);
    }
}

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24.2.5.小结

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消息堆积问题的解决方案？

• 队列上绑定多个消费者，提高消费速度
• 使用惰性队列，可以再 mq

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惰性队列的优点有哪些？

• 基于磁盘存储，消息上限高
• 没有间歇性的 page-out，性能比较稳定

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惰性队列的缺点有哪些？

• 基于磁盘存储，消息时效性会降低
• 性能受限于磁盘的 IO

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25.MQ 集群

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25.1.基本概念

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25.1.1.集群分类

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RabbitMQ 的是基于 Erlang 语言编写，而 Erlang 又是一个面向并发的语言，天然支持集群模式。

RabbitMQ 的集群有两种模式

• 普通集群

• 是一种分布式集群，将队列分散到集群的各个节点，从而提高整个集群的并发能力。

• 镜像集群

• 是一种主从集群，普通集群的基础上，添加了主从备份功能，提高集群的数据可用性。
• 镜像集群虽然支持主从，但主从同步并不是强一致的，某些情况下可能有数据丢失的风险。

• 仲裁队列

• 其是在因此在 RabbitMQ 的 3.8 版本以后推出的新功能
• 该功能是用来代替镜像集群的，其底层采用 Raft 协议确保主从的数据一致性。

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25.1.2.普通集群

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普通集群，或者叫 标准集群（classic cluster），具备下列特征

• 会在集群的各个节点间共享部分数据，包括：交换机、队列元信息。不包含队列中的消息。
• 当访问集群某节点时，如果队列不在该节点，会从数据所在节点传递到当前节点并返回
• 队列所在节点宕机，队列中的消息就会丢失

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结构如图

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25.1.3.镜像集群

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镜像集群：本质是主从模式

其具备下面的特征

• 交换机、队列、队列中的消息会在各个 mq 的镜像节点之间同步备份。
• 创建队列的节点被称为该队列的 主节点，备份到的其它节点叫做该队列的 镜像节点。
• 一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点
• 所有操作都是主节点完成，然后同步给镜像节点
• 主宕机后，镜像节点会替代成新的主

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结构如图

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25.1.4.仲裁队列

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从 RabbitMQ 3.8 版本开始，引入了新的仲裁队列，他具备与镜像队里类似的功能，但使用更加方便。

仲裁队列：仲裁队列是 3.8 版本以后才有的新功能，用来替代镜像队列

仲裁队列具备下列特征

• 与镜像队列一样，都是主从模式，支持主从数据同步
• 使用非常简单，没有复杂的配置
• 主从同步基于 Raft 协议，强一致

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25.2.集群部署

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25.2.1.集群分类

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在 RabbitMQ 的官方文档中，讲述了两种集群的配置方式

• 普通模式

• 普通模式集群不进行数据同步，每个 MQ 都有自己的队列、数据信息（其它元数据信息如交换机等会同步）。
• 例如我们有 2 个 MQ：mq1、mq2。

• 如果你的消息在 mq1，而你连接到了 mq2，那么 mq2 会去 mq1 拉取消息，然后返回给你。
• 如果 mq1 宕机，在 mq1 中的消息就会丢失。

• 镜像模式

• 与普通模式不同，队列会在各个 mq 的镜像节点之间同步。
• 因此你连接到任何一个镜像节点，均可获取到消息。
• 而且如果一个节点宕机，并不会导致数据丢失。
• 不过，这种方式增加了数据同步的带宽消耗。

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我们先来看普通模式集群，我们的计划部署 3 节点的 mq 集群

主机名	控制台端口	amqp 通信端口
mq1	8081 —> 15672	8071 —> 5672
mq2	8082 —> 15672	8072 —> 5672
mq3	8083 —> 15672	8073 —> 5672

集群中的节点标示默认都是：rabbit@[hostname]

因此以上三个节点的名称分别为

• rabbit@mq1
• rabbit@mq2
• rabbit@mq3

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25.2.2.获取 cookie

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RabbitMQ 底层依赖于 Erlang，而 Erlang 虚拟机就是一个面向分布式的语言，默认就支持集群模式。

集群模式中的每个 RabbitMQ 节点使用 cookie

要使两个节点能够通信，它们必须具有相同的共享秘密，称为 Erlang cookie。

cookie

每个集群节点必须具有 相同的 cookie。实例之间也需要它来相互通信。

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我们先在之前启动的 mq 容器中获取一个 cookie 值，作为集群的 cookie。

执行下面的命令

docker exec -it mq cat /var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie

可以看到 cookie

AGUCVAZKNPTNBIFHDLDH

接下来，停止并删除当前的 mq

docker rm -f mq

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• 下面两个命令就当是复习吧

• 删除所有未在使用的数据卷：docker volume prune
• 删除指定数据卷：docker volume rm 数据卷名称

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25.2.3.准备集群部署

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在 /tmp 目录新建一个配置文件 rabbitmq.conf

cd /tmp

touch rabbitmq.conf

rabbitmq.conf

loopback_users.guest = false
listeners.tcp.default = 5672
cluster_formation.peer_discovery_backend = rabbit_peer_discovery_classic_config
cluster_formation.classic_config.nodes.1 = rabbit@mq1
cluster_formation.classic_config.nodes.2 = rabbit@mq2
cluster_formation.classic_config.nodes.3 = rabbit@mq3

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再创建一个文件，记录 cookie

cd /tmp

touch .erlang.cookie

写入 cookie

echo "AGUCVAZKNPTNBIFHDLDH" > .erlang.cookie

修改 cookie 文件的权限

chmod 600 .erlang.cookie

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准备三个目录：mq1、mq2、mq3

cd /tmp

mkdir mq1 mq2 mq3

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然后拷贝 rabbitmq.conf、cookie 文件（即 .erlang.cookie）到 mq1、mq2、mq3

cd /tmp

cp rabbitmq.conf mq1
cp rabbitmq.conf mq2
cp rabbitmq.conf mq3
cp .erlang.cookie mq1
cp .erlang.cookie mq2
cp .erlang.cookie mq3

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25.2.4.启动集群

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创建一个网络

docker network create mq-net

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运行命令

docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq1/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
--name mq1 \
--hostname mq1 \
-p 8071:5672 \
-p 8081:15672 \
rabbitmq:3.8-management

docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq2/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
--name mq2 \
--hostname mq2 \
-p 8072:5672 \
-p 8082:15672 \
rabbitmq:3.8-management

docker run -d --net mq-net \
-v ${PWD}/mq3/rabbitmq.conf:/etc/rabbitmq/rabbitmq.conf \
-v ${PWD}/.erlang.cookie:/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie \
-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=itcast \
-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123456 \
--name mq3 \
--hostname mq3 \
-p 8073:5672 \
-p 8083:15672 \
rabbitmq:3.8-management

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此后，访问 虚拟机IP:端口号，都可以成功进入 RabbitMQ 控制台

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25.2.5.测试数据共享

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• 在 mq1 中新建一个队列

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• 创建完毕

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• 发现三个节点都可以看到创建的队列（因为普通集群中的队列的元信息是互通的嘛）

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• 在 mq1 中的 simple.queue 中尝试发送消息

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• 发现 mq2 中有数据，在 mq2 中尝试获取消息

• mq3 同理，此处就不贴图了。

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25.2.6.测试可用性

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关闭 mq1

docker stop mq1

发现 mq2、mq3 控制台上的 simple.queue

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要想 simple.queue 重新使用，就必须重启 mq1

docker start mq1

重启后发现 mq1 和 mq2 控制台上显示的 simple.queue

因为发送消息的时候设置了 Durable 属性，故 mq1 重启后，仍可以在其他节点中获取消息 （懒得贴图了）

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25.3.镜像集群部署

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在普通集群部署的案例中，一旦创建队列的主机宕机，队列就会不可用。不具备高可用能力。

如果要解决这个问题，必须使用官方提供的镜像集群方案。

官方文档地址：https://www.rabbitmq.com/ha.html

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25.3.1.镜像模式的特征

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默认情况下，队列只保存在创建该队列的节点上。

而镜像模式下，创建队列的节点被称为该队列的主节点，队列还会拷贝到集群中的其它节点，也叫做该队列的镜像节点。

但是，不同队列可以在集群中的任意节点上创建，因此不同队列的主节点可以不同。

甚至是，一个队列的主节点可能是另一个队列的镜像节点。

用户发送给队列的一切请求，例如发送消息、消息回执默认都会在主节点完成，如果是从节点接收到请求，也会路由到主节点去完成。

镜像节点仅仅起到备份数据作用。

当主节点接收到消费者的 ACK 时，所有镜像都会删除节点中的数据。

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总结

• 镜像队列结构是一主多从（从就是镜像）
• 所有操作都是主节点完成，然后同步给镜像节点
• 主宕机后，镜像节点会替代成新的主（如果在主从同步完成前，主就已经宕机，可能出现数据丢失）
• 不具备负载均衡功能，因为所有操作都会有主节点完成（但是不同队列，其主节点可以不同，可以利用这个提高吞吐量）

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25.3.2.镜像模式的配置

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镜像模式的配置有 3 种模式

ha-mode	ha-params	效果
准确模式 exactly	队列的副本量 count	集群中队列副本（主服务器和镜像服务器之和）的数量。 count 如果为 1 意味着单个副本：即队列主节点。 count 值为 2 表示 2 个副本：1 个队列主和 1 个队列镜像。 换句话说：count = 镜像数量 + 1。 如果群集中的节点数少于 count，则该队列将镜像到所有节点。 如果有集群总数大于 count + 1，并且包含镜像的节点出现故障，则将在另一个节点上创建一个新的镜像。
all	（none）	队列在群集中的所有节点之间进行镜像。 队列将镜像到任何新加入的节点。 镜像到所有节点将对所有群集节点施加额外的压力（包括网络 I / O，磁盘 I / O 和磁盘空间使用情况）。 推荐使用 exactly，设置副本数为（N / 2 +1）。
nodes	node names	指定队列创建到哪些节点。 如果指定的节点全部不存在，则会出现异常。 如果指定的节点在集群中存在，但是暂时不可用，会创建节点到当前客户端连接到的节点。

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这里我们以 rabbitmqctl

1. exactly 模式
2. all 模式
3. nodes 模式

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1. exactly 模式

rabbitmqctl set_policy ha-two "^two\." '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'

• rabbitmqctl set_policy：固定写法
• ha-two：策略名称，自定义
• "^two\."：匹配队列的正则表达式，符合命名规则的队列才生效，这里是任何以 two.
• '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}': 策略内容

• "ha-mode":"exactly"：策略模式，此处是 exactly
• "ha-params":2：策略参数，这里是 2，就是副本数量为 2，1 主 1 镜像
• "ha-sync-mode":"automatic"：同步策略

• 默认是 manual，即新加入的镜像节点不会同步旧的消息。
• 如果设置为 automatic，则新加入的镜像节点会把主节点中所有消息都同步，会带来额外的网络开销

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2. all 模式

rabbitmqctl set_policy ha-all "^all\." '{"ha-mode":"all"}'

• ha-all：策略名称，自定义
• "^all\."：匹配所有以 all.
• '{"ha-mode":"all"}'：策略内容

• "ha-mode":"all"：策略模式，此处是 all

---

3. nodes 模式

rabbitmqctl set_policy ha-nodes "^nodes\." '{"ha-mode":"nodes","ha-params":["rabbit@nodeA", "rabbit@nodeB"]}'

• rabbitmqctl set_policy：固定写法
• ha-nodes：策略名称，自定义
• "^nodes\."：匹配队列的正则表达式，符合命名规则的队列才生效，这里是任何以 nodes.
• '{"ha-mode":"nodes","ha-params":["rabbit@nodeA", "rabbit@nodeB"]}': 策略内容

• "ha-mode":"nodes"：策略模式，此处是 nodes
• "ha-params":["rabbit@mq1", "rabbit@mq2"]：策略参数，这里指定副本所在节点名称

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25.3.3.测试数据共享

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我们使用 exactly

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运行下面的命令

docker exec -it mq1 bash

rabbitmqctl set_policy ha-two "^two\." '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'

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下面，创建一个新的队列

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在任意一个 mq

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25.3.4.测试高可用

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现在，我们让 two.queue 的主节点 mq1

docker stop mq1

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查看集群状态

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查看队列状态

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发现依然是健康的！并且其主节点切换到了 rabbit@mq2

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25.4.仲裁队列部署

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从 RabbitMQ 3.8 版本开始，引入了新的仲裁队列，他具备与镜像队里类似的功能，但使用更加方便。

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25.4.1.添加仲裁队列（控制台）

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在任意控制台添加一个队列，一定要选择队列类型为 Quorum

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在任意控制台查看队列

可以看到，仲裁队列的 + 2

因为仲裁队列默认的镜像数为 5。

如果你的集群有 7 个节点，那么镜像数肯定是 5；而我们集群只有 3 个节点，因此镜像数量就是3.

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之后对其测试数据共享、测试高可用性，与镜像模式下的集群无异。此处不再赘述。

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25.4.2.Java 代码创建仲裁队列

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@Bean
public Queue quorumQueue() {
    return QueueBuilder
        .durable("quorum.queue") // 持久化
        .quorum() // 仲裁队列
        .build();
}

---

25.4.3.SpringAMQP 连接 MQ 集群（配置文件）

---

spring:
  rabbitmq:
    addresses: 192.168.150.105:8071, 192.168.150.105:8072, 192.168.150.105:8073
    username: itcast
    password: 123456
    virtual-host: /

---