面试必过之消息中间件RabbitMQ面试总结大全！

Posted 2021-06-28 编程指南针

本篇基于海量的学员大厂面试，面试中关于消息中间件RabbitMQ的问题专题整理，希望对即将入行的同学有所帮助，祝一切顺利！

1、使用RabbitMQ有什么好处？

抢购活动，削峰填谷，防止系统崩塌。

延迟信息处理，比如 10 分钟之后给下单未付款的用户发送邮件提醒。

解耦系统，对于新增的功能可以单独写模块扩展，比如用户确认评价之后，新增了给用户返积分的功能，这个时候不用在业务代码里添加新增积分的功能，只需要把新增积分的接口订阅确认评价的消息队列即可，后面再添加任何功能只需要订阅对应的消息队列即可。

1.解耦，系统A在代码中直接调用系统B和系统C的代码，如果将来D系统接入，系统A还需要修改代码，过于麻烦！

2.异步，将消息写入消息队列，非必要的业务逻辑以异步的方式运行，加快响应速度

3.削峰，并发量大的时候，所有的请求直接怼到数据库，造成数据库连接异常

2、RabbitMQ 中的 broker 是指什么？cluster 又是指什么？

broker 是指一个或多个 erlang node 的逻辑分组，且 node 上运行着 RabbitMQ 应用程序。cluster 是在 broker 的基础之上，增加了 node 之间共享元数据的约束。

3、RabbitMQ 概念里的 channel、exchange 和 queue 是逻辑概念，还是对应着进程实体？分别起什么作用？

queue 具有自己的 erlang 进程；exchange 内部实现为保存 binding 关系的查找表；channel 是实际进行路由工作的实体，即负责按照 routing_key 将 message 投递给 queue 。由 AMQP 协议描述可知，channel 是真实 TCP 连接之上的虚拟连接，所有 AMQP 命令都是通过 channel 发送的，且每一个 channel 有唯一的 ID。一个 channel 只能被单独一个操作系统线程使用，故投递到特定 channel 上的 message 是有顺序的。但一个操作系统线程上允许使用多个 channel 。

4、vhost 是什么？起什么作用？

vhost 可以理解为虚拟 broker ，即 mini-RabbitMQ server。其内部均含有独立的 queue、exchange 和 binding 等，但最最重要的是，其拥有独立的权限系统，可以做到 vhost 范围的用户控制。当然，从 RabbitMQ 的全局角度，vhost 可以作为不同权限隔离的手段（一个典型的例子就是不同的应用可以跑在不同的 vhost 中）。

5、消息基于什么传输？

由于TCP连接的创建和销毁开销较大，且并发数受系统资源限制，会造成性能瓶颈。RabbitMQ使用信道的方式来传输数据。信道是建立在真实的TCP连接内的虚拟连接，且每条TCP连接上的信道数量没有限制。

6、消息如何分发？

若该队列至少有一个消费者订阅，消息将以循环（round-robin）的方式发送给消费者。每条消息只会分发给一个订阅的消费者（前提是消费者能够正常处理消息并进行确认）。

7、消息怎么路由？

从概念上来说，消息路由必须有三部分：交换器、路由、绑定。生产者把消息发布到交换器上；绑定决定了消息如何从路由器路由到特定的队列；消息最终到达队列，并被消费者接收。

 消息发布到交换器时，消息将拥有一个路由键（routing key），在消息创建时设定。
 通过队列路由键，可以把队列绑定到交换器上。
 消息到达交换器后，RabbitMQ会将消息的路由键与队列的路由键进行匹配（针对不同的交换器有不同的路由规则）。如果能够匹配到队列，则消息会投递到相应队列中；如果不能匹配到任何队列，消息将进入 “黑洞”。

常用的交换器主要分为一下三种：

 direct：如果路由键完全匹配，消息就被投递到相应的队列
 fanout：如果交换器收到消息，将会广播到所有绑定的队列上
 topic：可以使来自不同源头的消息能够到达同一个队列。 使用topic交换器时，可以使用通配符，比如：“*” 匹配特定位置的任意文本， “.” 把路由键分为了几部分，“#” 匹配所有规则等。特别注意：发往topic交换器的消息不能随意的设置选择键（routing_key），必须是由"."隔开的一系列的标识符组成。

 

 

8、什么是元数据？元数据分为哪些类型？包括哪些内容？与 cluster 相关的元数据有哪些？元数据是如何保存的？元数据在 cluster 中是如何分布的？

在非 cluster 模式下，元数据主要分为 Queue 元数据（queue 名字和属性等）、Exchange 元数据（exchange 名字、类型和属性等）、Binding 元数据（存放路由关系的查找表）、Vhost 元数据（vhost 范围内针对前三者的名字空间约束和安全属性设置）。在 cluster 模式下，还包括 cluster 中 node 位置信息和 node 关系信息。元数据按照 erlang node 的类型确定是仅保存于 RAM 中，还是同时保存在 RAM 和 disk 上。元数据在 cluster 中是全 node 分布的。 下图所示为 queue 的元数据在单 node 和 cluster 两种模式下的分布图。

 

9、在单 node 系统和多 node 构成的 cluster 系统中声明 queue、exchange ，以及进行 binding 会有什么不同？

答：当你在单 node 上声明 queue 时，只要该 node 上相关元数据进行了变更，你就会得到 Queue.Declare-ok 回应；而在 cluster 上声明 queue ，则要求 cluster 上的全部 node 都要进行元数据成功更新，才会得到 Queue.Declare-ok 回应。另外，若 node 类型为 RAM node 则变更的数据仅保存在内存中，若类型为 disk node 则还要变更保存在磁盘上的数据。

死信队列&死信交换器：DLX 全称（Dead-Letter-Exchange）,称之为死信交换器，当消息变成一个死信之后，如果这个消息所在的队列存在x-dead-letter-exchange参数，那么它会被发送到x-dead-letter-exchange对应值的交换器上，这个交换器就称之为死信交换器，与这个死信交换器绑定的队列就是死信队列。

10、如何确保消息正确地发送至RabbitMQ？

RabbitMQ使用发送方确认模式，确保消息正确地发送到RabbitMQ。发送方确认模式：将信道设置成confirm模式（发送方确认模式），则所有在信道上发布的消息都会被指派一个唯一的ID。一旦消息被投递到目的队列后，或者消息被写入磁盘后（可持久化的消息），信道会发送一个确认给生产者（包含消息唯一ID）。如果RabbitMQ发生内部错误从而导致消息丢失，会发送一条nack（not acknowledged，未确认）消息。发送方确认模式是异步的，生产者应用程序在等待确认的同时，可以继续发送消息。当确认消息到达生产者应用程序，生产者应用程序的回调方法就会被触发来处理确认消息。

11、如何确保消息接收方消费了消息？

接收方消息确认机制：消费者接收每一条消息后都必须进行确认（消息接收和消息确认是两个不同操作）。只有消费者确认了消息，RabbitMQ才能安全地把消息从队列中删除。这里并没有用到超时机制，RabbitMQ仅通过Consumer的连接中断来确认是否需要重新发送消息。也就是说，只要连接不中断，RabbitMQ给了Consumer足够长的时间来处理消息。

下面罗列几种特殊情况：

 如果消费者接收到消息，在确认之前断开了连接或取消订阅，RabbitMQ会认为消息没有被分发，然后重新分发给下一个订阅的消费者。（可能存在消息重复消费的隐患，需要根据bizId去重）
 如果消费者接收到消息却没有确认消息，连接也未断开，则RabbitMQ认为该消费者繁忙，将不会给该消费者分发更多的消息。

12、如何避免消息重复投递或重复消费？

在消息生产时，MQ内部针对每条生产者发送的消息生成一个inner-msg-id，作为去重和幂等的依据（消息投递失败并重传），避免重复的消息进入队列；在消息消费时，要求消息体中必须要有一个bizId（对于同一业务全局唯一，如支付ID、订单ID、帖子ID等）作为去重和幂等的依据，避免同一条消息被重复消费。

这个问题针对业务场景来答分以下几点：

1.比如，你拿到这个消息做数据库的insert操作。那就容易了，给这个消息做一个唯一主键，那么就算出现重复消费的情况，就会导致主键冲突，避免数据库出现脏数据。

2.再比如，你拿到这个消息做redis的set的操作，那就容易了，不用解决，因为你无论set几次结果都是一样的，set操作本来就算幂等操作。

3.如果上面两种情况还不行，上大招。准备一个第三方介质,来做消费记录。以redis为例，给消息分配一个全局id，只要消费过该消息，将<id,message>以K-V形式写入redis。那消费者开始消费前，先去redis中查询有没消费记录即可。

13、如何解决丢数据的问题?

把消息持久化磁盘，保证服务器重启消息不丢失。

每个集群中至少有一个物理磁盘，保证消息落入磁盘。

1.生产者丢数据

生产者的消息没有投递到MQ中怎么办？从生产者弄丢数据这个角度来看，RabbitMQ提供transaction和confirm模式来确保生产者不丢消息。

transaction机制就是说，发送消息前，开启事物(channel.txSelect())，然后发送消息，如果发送过程中出现什么异常，事物就会回滚(channel.txRollback())，如果发送成功则提交事物(channel.txCommit())。

然而缺点就是吞吐量下降了。因此，按照博主的经验，生产上用confirm模式的居多。一旦channel进入confirm模式，所有在该信道上面发布的消息都将会被指派一个唯一的ID(从1开始)，一旦消息被投递到所有匹配的队列之后，rabbitMQ就会发送一个Ack给生产者(包含消息的唯一ID)，这就使得生产者知道消息已经正确到达目的队列了.如果rabiitMQ没能处理该消息，则会发送一个Nack消息给你，你可以进行重试操作。

2.消息队列丢数据

处理消息队列丢数据的情况，一般是开启持久化磁盘的配置。这个持久化配置可以和confirm机制配合使用，你可以在消息持久化磁盘后，再给生产者发送一个Ack信号。这样，如果消息持久化磁盘之前，rabbitMQ阵亡了，那么生产者收不到Ack信号，生产者会自动重发。

那么如何持久化呢，这里顺便说一下吧，其实也很容易，就下面两步

①、将queue的持久化标识durable设置为true,则代表是一个持久的队列

②、发送消息的时候将deliveryMode=2

这样设置以后，rabbitMQ就算挂了，重启后也能恢复数据。在消息还没有持久化到硬盘时，可能服务已经死掉，这种情况可以通过引入mirrored-queue即镜像队列，但也不能保证消息百分百不丢失（整个集群都挂掉）

3.消费者丢数据

启用手动确认模式可以解决这个问题

①自动确认模式，消费者挂掉，待ack的消息回归到队列中。消费者抛出异常，消息会不断的被重发，直到处理成功。不会丢失消息，即便服务挂掉，没有处理完成的消息会重回队列，但是异常会让消息不断重试。

②手动确认模式，如果消费者来不及处理就死掉时，没有响应ack时会重复发送一条信息给其他消费者；如果监听程序处理异常了，且未对异常进行捕获，会一直重复接收消息，然后一直抛异常；如果对异常进行了捕获，但是没有在finally里ack，也会一直重复发送消息(重试机制)。

③不确认模式，acknowledge="none" 不使用确认机制，只要消息发送完成会立即在队列移除，无论客户端异常还是断开，只要发送完就移除，不会重发。

14、死信队列和延迟队列的使用

死信消息：

 消息被拒绝（Basic.Reject或Basic.Nack）并且设置 requeue 参数的值为 false
 消息过期了
 队列达到最大的长度

过期消息：

 在 rabbitmq 中存在2种方可设置消息的过期时间，第一种通过对队列进行设置，这种设置后，该队列中所有的消息都存在相同的过期时间，第二种通过对消息本身进行设置，那么每条消息的过期时间都不一样。如果同时使用这2种方法，那么以过期时间小的那个数值为准。当消息达到过期时间还没有被消费，那么那个消息就成为了一个 死信 消息。
 ​
 队列设置：在队列申明的时候使用 x-message-ttl 参数，单位为 毫秒
 ​
 单个消息设置：是设置消息属性的 expiration 参数的值，单位为 毫秒

延时队列：在rabbitmq中不存在延时队列，但是我们可以通过设置消息的过期时间和死信队列来模拟出延时队列。消费者监听死信交换器绑定的队列，而不要监听消息发送的队列。

有了以上的基础知识，我们完成以下需求：

需求：用户在系统中创建一个订单，如果超过时间用户没有进行支付，那么自动取消订单。

分析：

     1、上面这个情况，我们就适合使用延时队列来实现，那么延时队列如何创建
 ​
     2、延时队列可以由 过期消息+死信队列 来时间
 ​
     3、过期消息通过队列中设置 x-message-ttl 参数实现
 ​
     4、死信队列通过在队列申明时，给队列设置 x-dead-letter-exchange 参数，然后另外申明一个队列绑定x-dead-letter-exchange对应的交换器。
 ​
 ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory(); 
 factory.setHost("127.0.0.1"); 
 factory.setPort(AMQP.PROTOCOL.PORT); 
 factory.setUsername("guest"); 
 factory.setPassword("guest"); 
 Connection connection = factory.newConnection(); 
 Channel channel = connection.createChannel();
  
 // 声明一个接收被删除的消息的交换机和队列 
 String EXCHANGE_DEAD_NAME = "exchange.dead"; 
 String QUEUE_DEAD_NAME = "queue_dead"; 
 channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_DEAD_NAME, BuiltinExchangeType.DIRECT); 
 channel.queueDeclare(QUEUE_DEAD_NAME, false, false, false, null); 
 channel.queueBind(QUEUE_DEAD_NAME, EXCHANGE_DEAD_NAME, "routingkey.dead"); 
  
 String EXCHANGE_NAME = "exchange.fanout"; 
 String QUEUE_NAME = "queue_name"; 
 channel.exchangeDeclare(EXCHANGE_NAME, BuiltinExchangeType.FANOUT); 
 Map<String, Object> arguments = new HashMap<String, Object>(); 
 // 统一设置队列中的所有消息的过期时间 
 arguments.put("x-message-ttl", 30000); 
 // 设置超过多少毫秒没有消费者来访问队列，就删除队列的时间 
 arguments.put("x-expires", 20000); 
 // 设置队列的最新的N条消息，如果超过N条，前面的消息将从队列中移除掉 
 arguments.put("x-max-length", 4); 
 // 设置队列的内容的最大空间，超过该阈值就删除之前的消息
 arguments.put("x-max-length-bytes", 1024); 
 // 将删除的消息推送到指定的交换机，一般x-dead-letter-exchange和x-dead-letter-routing-key需要同时设置
 arguments.put("x-dead-letter-exchange", "exchange.dead"); 
 // 将删除的消息推送到指定的交换机对应的路由键 
 arguments.put("x-dead-letter-routing-key", "routingkey.dead"); 
 // 设置消息的优先级，优先级大的优先被消费 
 arguments.put("x-max-priority", 10); 
 channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, arguments); 
 channel.queueBind(QUEUE_NAME, EXCHANGE_NAME, ""); 
 String message = "Hello RabbitMQ: "; 
  
 for(int i = 1; i <= 5; i++) { 
     // expiration: 设置单条消息的过期时间 
     AMQP.BasicProperties.Builder properties = new AMQP.BasicProperties().builder()
             .priority(i).expiration( i * 1000 + ""); 
     channel.basicPublish(EXCHANGE_NAME, "", properties.build(), (message + i).getBytes("UTF-8")); 
 } 
 channel.close(); 
 connection.close();

 

 

15、使用了消息队列会有什么缺点?

1.系统可用性降低:你想啊，本来其他系统只要运行好好的，那你的系统就是正常的。现在你非要加个消息队列进去，那消息队列挂了，你的系统不是呵呵了。因此，系统可用性降低

2.系统复杂性增加:要多考虑很多方面的问题，比如一致性问题、如何保证消息不被重复消费，如何保证保证消息可靠传输。因此，需要考虑的东西更多，系统复杂性增大。

16,rabbitmq使用场景

抢购活动，削峰填谷，防止系统崩塌。

延迟信息处理，比如 10 分钟之后给下单未付款的用户发送邮件提醒。

解耦系统，对于新增的功能可以单独写模块扩展，比如用户确认评价之后，新增了给用户返积分的功能，这个时候不用在业务代码里添加新增积分的功能，只需要把新增积分的接口订阅确认评价的消息队列即可，后面再添加任何功能只需要订阅对应的消息队列即可。

17,RabbitMQ 有哪些重要的角色？

RabbitMQ 中重要的角色有：生产者、消费者和代理：

生产者：消息的创建者，负责创建和推送数据到消息服务器；

消费者：消息的接收方，用于处理数据和确认消息；

代理：就是 RabbitMQ 本身，用于扮演“快递”的角色，本身不生产消息，只是扮演“快递”的角色。

18,RabbitMQ 有哪些重要的组件？

ConnectionFactory（连接管理器）：应用程序与Rabbit之间建立连接的管理器，程序代码中使用。

Channel（信道）：消息推送使用的通道。

Exchange（交换器）：用于接受、分配消息。

Queue（队列）：用于存储生产者的消息。

RoutingKey（路由键）：用于把生成者的数据分配到交换器上。

BindingKey（绑定键）：用于把交换器的消息绑定到队列上。

 

 

19,RabbitMQ 中 vhost 的作用是什么？

vhost：每个 RabbitMQ 都能创建很多 vhost，我们称之为虚拟主机，每个虚拟主机其实都是 mini 版的RabbitMQ，它拥有自己的队列，交换器和绑定，拥有自己的权限机制。

\\139. RabbitMQ 的消息是怎么发送的？

首先客户端必须连接到 RabbitMQ 服务器才能发布和消费消息，客户端和 rabbit server 之间会创建一个 tcp 连接，一旦 tcp 打开并通过了认证（认证就是你发送给 rabbit 服务器的用户名和密码），你的客户端和 RabbitMQ 就创建了一条 amqp 信道（channel），信道是创建在“真实” tcp 上的虚拟连接，amqp 命令都是通过信道发送出去的，每个信道都会有一个唯一的 id，不论是发布消息，订阅队列都是通过这个信道完成的。

20,RabbitMQ 怎么保证消息的稳定性？

提供了事务的功能。

通过将设置为 confirm（确认）模式。

 

21, 要保证消息持久化成功的条件有哪些？

声明队列必须设置持久化 durable 设置为 true.

消息推送投递模式必须设置持久化，deliveryMode 设置为 2（持久）。

消息已经到达持久化交换器。

消息已经到达持久化队列。

以上四个条件都满足才能保证消息持久化成功。

22,RabbitMQ 持久化有什么缺点？

持久化的缺地就是降低了服务器的吞吐量，因为使用的是磁盘而非内存存储，从而降低了吞吐量。可尽量使用 ssd 硬盘来缓解吞吐量的问题。

 

23,RabbitMQ 怎么实现延迟消息队列？

延迟队列的实现有两种方式：

通过消息过期后进入死信交换器，再由交换器转发到延迟消费队列，实现延迟功能；

使用 RabbitMQ-delayed-message-exchange 插件实现延迟功能。

24,RabbitMQ 集群有什么用？

集群主要有以下两个用途：

高可用：某个服务器出现问题，整个 RabbitMQ 还可以继续使用；

高容量：集群可以承载更多的消息量。

25, RabbitMQ 节点的类型有哪些？

磁盘节点：消息会存储到磁盘。

内存节点：消息都存储在内存中，重启服务器消息丢失，性能高于磁盘类型。

26, RabbitMQ 集群搭建需要注意哪些问题？

各节点之间使用“--link”连接，此属性不能忽略。

各节点使用的 erlang cookie 值必须相同，此值相当于“秘钥”的功能，用于各节点的认证。

整个集群中必须包含一个磁盘节点。

27, RabbitMQ 每个节点是其他节点的完整拷贝吗？为什么？

不是，原因有以下两个：

存储空间的考虑：如果每个节点都拥有所有队列的完全拷贝，这样新增节点不但没有新增存储空间，反而增加了更多的冗余数据；

性能的考虑：如果每条消息都需要完整拷贝到每一个集群节点，那新增节点并没有提升处理消息的能力，最多是保持和单节点相同的性能甚至是更糟。

28,RabbitMQ 集群中唯一一个磁盘节点崩溃了会发生什么情况？

如果唯一磁盘的磁盘节点崩溃了，不能进行以下操作：

不能创建队列

不能创建交换器

不能创建绑定

不能添加用户

不能更改权限

不能添加和删除集群节点

唯一磁盘节点崩溃了，集群是可以保持运行的，但你不能更改任何东西。

29, RabbitMQ 对集群节点停止顺序有要求吗？

RabbitMQ 对集群的停止的顺序是有要求的，应该先关闭内存节点，最后再关闭磁盘节点。如果顺序恰好相反的话，可能会造成消息的丢失。

30,rabbitmq消息保存的两种方式

RabbitMQ对于queue中的message的保存方式有两种方式：disc和ram。如果采用disc，则需要对exchange／queue／delivery mode都要设置成durable模式。Disc方式的好处是当RabbitMQ失效了，message仍然可以在重启之后恢复。而使用ram方式，RabbitMQ处理message的效率要高很多，ram和disc两种方式的效率比大概是3:1。所以如果在有其它HA手段保障的情况下，选用ram方式是可以提高消息队列的工作效率的。

如果使用ram方式，RabbitMQ能够承载的访问量则取决于可用的内存数了。RabbitMQ使用两个参数来限制使用系统的内存，避免系统被自己独占。

 

\\1. 大概原理：

所有队列中的消息都以append的方式写到一个文件中，当这个文件的大小超过指定的限制大小后，关闭这个文件再创建一个新的文件供消息的写入。文件名（*.rdq）从0开始然后依次累加。当某个消息被删除时，并不立即从文件中删除相关信息，而是做一些记录，当垃圾数据达到一定比例时，启动垃圾回收处理，将逻辑相邻的文件中的数据合并到一个文件中。

\\2. 消息的读写及删除：

rabbitmq在启动时会创建msg_store_persistent,msg_store_transient两个进程，一个用于持久消息的存储，一个用于内存不够时，将存储在内存中的非持久化数据转存到磁盘中。所有队列的消息的写入和删除最终都由这两个进程负责处理，而消息的读取则可能是队列本身直接打开文件进行读取，也可能是发送请求由msg_store_persisteng/msg_store_transient进程进行处理。

在进行消息的存储时，rabbitmq会在ets表中记录消息在文件中的映射，以及文件的相关信息。消息读取时，根据消息ID找到该消息所存储的文件，在文件中的偏移量，然后打开文件进行读取。消息的删除只是从ets表删除指定消息的相关信息，同时更新消息对应存储的文件的相关信息（更新文件有效数据大小）。

\\3. 垃圾回收：

由于执行消息删除操作时，并不立即对在文件中对消息进行删除，也就是说消息依然在文件中，仅仅是垃圾数据而已。当垃圾数据超过一定比例后（默认比例为50%），并且至少有三个及以上的文件时，rabbitmq触发垃圾回收。垃圾回收会先找到符合要求的两个文件（根据#file_summary{}中left，right找逻辑上相邻的两个文件，并且两个文件的有效数据可在一个文件中存储），然后锁定这两个文件，并先对左边文件的有效数据进行整理，再将右边文件的有效数据写入到左边文件，同时更新消息的相关信息（存储的文件，文件中的偏移量），文件的相关信息（文件的有效数据，左边文件，右边文件），最后将右边的文件删除。