RabbitMQ架构模型

RabbitMQ架构模型

杰子学编程 23 2022-06-01

RabbitMQ架构模型

​ RabbitMQ 整体上是一个生产者与消费者模型,主要负责接收、存储和转发消息。可以把消息传递的过程想象成:当你将一个包裹送到邮局,邮局会暂存并最终将邮件通过邮递员送到收件人的手上,RabbitMQ 就好比由邮局、邮箱和邮递员组成的一个系统。从计算机术语层面来说,RabbitMQ 模型更像是一种交换机模型。

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一、生产者和消费者

​ Producer:生产者,就是投递消息的一方。

​ 生产者创建消息,然后发布到 RabbitMQ 中。消息一般可以包含 2 个部分:消息体和标签(Label)。消息体也可以称之为 payload,在实际应用中,消息体一般是一个带有业务逻辑结构的数据,比如一个 JSON 字符串。当然可以进一步对这个消息体进行序列化操作。消息的标签用来表述这条消息,比如一个交换器的名称和一个路由键。生产者把消息交由 RabbitMQ,RabbitMQ 之后会根据标签把消息发送给感兴趣的消费者(Consumer)。

​ Consumer:消费者,就是接收消息的一方。

​ 消费者连接到 RabbitMQ 服务器,并订阅到队列上。当消费者消费一条消息时,只是消费消息的消息体(payload)。在消息路由的过程中,消息的标签会丢弃,存入到队列中的消息只有消息体,消费者也只会消费到消息体,也就不知道消息的生产者是谁,当然消费者也不需要知道。

​ Broker:消息中间件的服务节点。

​ 对于 RabbitMQ 来说,一个 RabbitMQ Broker 可以简单地看作一个 RabbitMQ 服务节点,或者 RabbitMQ 服务实例。大多数情况下也可以将一个 RabbitMQ Broker 看作一台 RabbitMQ服务器。

​ 下图展示了生产者将消息存入 RabbitMQ Broker,以及消费者从 Broker 中消费数据的整个流程。

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​ 首先生产者将业务方数据进行可能的包装,之后封装成消息,发送(AMQP 协议里这个动作对应的命令为 Basic.Publish)到 Broker 中。消费者订阅并接收消息(AMQP 协议里这个动作对应的命令为Basic.Consume或者Basic.Get),经过可能的解包处理得到原始的数据,之后再进行业务处理逻辑。这个业务处理逻辑并不一定需要和接收消息的逻辑使用同一个线程。消费者进程可以使用一个线程去接收消息,存入到内存中,比如使用 Java 中的 BlockingQueue。业务处理逻辑使用另一个线程从内存中读取数据,这样可以将应用进一步解耦,提高整个应用的处理效率。

二、队列

​ Queue:队列,是 RabbitMQ 的内部对象,用于存储消息。

​ RabbitMQ 中消息都只能存储在队列中,这一点和 Kafka 这种消息中间件相反。Kafka 将消息存储在 topic(主题)这个逻辑层面,而相对应的队列逻辑只是 topic 实际存储文件中的位移标识。RabbitMQ 的生产者生产消息并最终投递到队列中,消费者可以从队列中获取消息并消费。

​ 多个消费者可以订阅同一个队列,这时队列中的消息会被平均分摊(Round-Robin,即轮询)给多个消费者进行处理,而不是每个消费者都收到所有的消息并处理。

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​ RabbitMQ 不支持队列层面的广播消费,如果需要广播消费,需要在其上进行二次开发,处理逻辑会变得异常复杂,同时也不建议这么做。

三、交换器、路由键、绑定

Exchange:交换器。

​ 我们暂时可以理解成生产者将消息投递到队列中,实际上这个在 RabbitMQ 中不会发生。真实情况是,生产者将消息发送到 Exchange(交换器,通常也可以用大写的“X”来表示),由交换器将消息路由到一个或者多个队列中。如果路由不到,或许会返回给生产者,或许直接丢弃。

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RabbitMQ 中的交换器有四种类型,不同的类型有着不同的路由策略。

RabbitMQ 常用的交换器类型有 fanoutdirecttopicheaders 这四种。

  • fanout :它会把所有发送到该交换器的消息路由到所有与该交换器绑定的队列中。
  • direct : direct 类型的交换器路由规则也很简单,它会把消息路由到那些 BindingKey 和 RoutingKey完全匹配的队列中。
  • topic:前面讲到 direct 类型的交换器路由规则是完全匹配 BindingKey 和 RoutingKey,但是这种严格的匹配方式在很多情况下不能满足实际业务的需求。topic 类型的交换器在匹配规则上进行了扩展,它与 direct 类型的交换器相似,也是将消息路由到 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配的队列中,但这里的匹配规则有些不同,它约定:
    • RoutingKey 为一个点号“.”分隔的字符串(被点号“.”分隔开的每一段独立的字符串称为一个单词),如“com.rabbitmq.client”、“java.util.concurrent”、“com.hidden.client”;
    • BindingKey 和 RoutingKey 一样也是点号“.”分隔的字符串;
    • BindingKey 中可以存在两种特殊字符串“*”和“#”,用于做模糊匹配,其中“#”用于匹配一个单词,“#”用于匹配多规格单词(可以是零个)。

例如:

  • 路由键为“com.rabbitmq.client”的消息会同时路由到 Queue1 和 Queue2;

  • 路由键为“com.hidden.client”的消息只会路由到 Queue2 中;

  • 路由键为“com.hidden.demo”的消息只会路由到 Queue2 中;

  • 路由键为“java.rabbitmq.demo”的消息只会路由到 Queue1 中;

  • 路由键为“java.util.concurrent”的消息将会被丢弃或者返回给生产者(需要设置mandatory 参数),因为它没有匹配任何路由键。

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  • headers: headers 类型的交换器不依赖于路由键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。在绑定队列和交换器时制定一组键值对,当发送消息到交换器时,RabbitMQ 会获取到该消息的 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队列和交换器绑定时指定的键值对,如果完全匹配则消息会路由到该队列,否则不会路由到该队列。headers 类型的交换器性能会很差,而且也不实用,基本上不会看到它的存在。

RoutingKey:路由键。

​ 生产者将消息发给交换器的时候,一般会指定一个 RoutingKey,用来指定这个消息的路由规则,而这个 Routing Key 需要与交换器类型和绑定键(BindingKey)联合使用才能最终生效。

​ 在交换器类型和绑定键(BindingKey)固定的情况下,生产者可以在发送消息给交换器时,通过指定 RoutingKey 来决定消息流向哪里。

Binding:绑定。

​ RabbitMQ 中通过绑定将交换器与队列关联起来,在绑定的时候一般会指定一个绑定键(BindingKey),这样 RabbitMQ 就知道如何正确地将消息路由到队列了。

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​ 生产者将消息发送给交换器时,需要一个 RoutingKey,当 BindingKey 和 RoutingKey 相匹配时,消息会被路由到对应的队列中。在绑定多个队列到同一个交换器的时候,这些绑定允许使用相同的 BindingKey。BindingKey 并不是在所有的情况下都生效,它依赖于交换器类型,比如 fanout 类型的交换器就会无视 BindingKey,而是将消息路由到所有绑定到该交换器的队列中。


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