RabbitMQ 消息中间件

Posted 2021-03-07

1、消息中间件

1、简介

消息中间件也可以称消息队列，是指用高效可靠的消息传递机制进行与平台无关的数据交流，并基于数据通信来进行分布式系统的集成。通过提供消息传递和消息队列模型，可以在分布式环境下扩展进程的通信。

当下主流的消息中间件有RabbitMQ、Kafka、ActiveMQ、RocketMQ等。其能在不同平台之间进行通信，常用来屏蔽各种平台协议之间的特性，实现应用程序之间的协同。优点在于能够在客户端和服务器之间进行同步和异步的连接，并且在任何时刻都可以将消息进行传送和转发，是分布式系统中非常重要的组件，主要用来解决应用耦合、异步通信、流量削峰等问题。

2、作用

1、消息中间件主要作用

• 解耦
• 冗余(存储)
• 扩展性
• 削峰
• 可恢复性
• 顺序保证
• 缓冲
• 异步通信

2、消息中间件的两种模式

1、P2P模式

P2P模式包含三个角色：消息队列（Queue）、发送者(Sender)、接收者(Receiver)。每个消息都被发送到一个特定的队列，接收者从队列中获取消息。队列保留着消息，直到它们被消费或超时。

P2P的特点：

• 每个消息只有一个消费者（Consumer），即一旦被消费，消息就不再在消息队列中
• 发送者和接收者之间在时间上没有依赖性，也就是说当发送者发送了消息之后，不管接收者有没有正在运行它不会影响到消息被发送到队列
• 接收者在成功接收消息之后需向队列应答成功
• 如果希望发送的每个消息都会被成功处理的话，那么需要P2P模

2、Pub/Sub模式

Pub/Sub模式包含三个角色：主题（Topic）、发布者（Publisher）、订阅者（Subscriber） 。多个发布者将消息发送到Topic，系统将这些消息传递给多个订阅者。

Pub/Sub的特点：

• 每个消息可以有多个消费者
• 发布者和订阅者之间有时间上的依赖性。针对某个主题（Topic）的订阅者，它必须创建一个订阅者之后，才能消费发布者的消息
• 为了消费消息，订阅者必须保持运行的状态
• 如果希望发送的消息可以不被做任何处理、或者只被一个消息者处理、或者可以被多个消费者处理的话，那么可以采用Pub/Sub模型

3、常用中间件介绍与对比

1、Kafka

Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统，目前归属于Apache顶级项目。Kafka主要特点是基于Pull的模式来处理消息消费，追求高吞吐量，一开始的目的就是用于日志收集和传输。0.8版本开始支持复制，不支持事务，对消息的重复、丢失、错误没有严格要求，适合产生大量数据的互联网服务的数据收集业务。

2、RabbitMQ

RabbitMQ是使用Erlang语言开发的开源消息队列系统，基于AMQP协议来实现。AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。AMQP协议更多用在企业系统内对数据一致性、稳定性和可靠性要求很高的场景，对性能和吞吐量的要求还在其次。

3、RocketMQ

RocketMQ是阿里开源的消息中间件，它是纯Java开发，具有高吞吐量、高可用性、适合大规模分布式系统应用的特点。RocketMQ思路起源于Kafka，但并不是Kafka的一个Copy，它对消息的可靠传输及事务性做了优化，目前在阿里集团被广泛应用于交易、充值、流计算、消息推送、日志流式处理、binglog分发等场景。

RabbitMQ比Kafka可靠，Kafka更适合IO高吞吐的处理，一般应用在大数据日志处理或对实时性（少量延迟），可靠性（少量丢数据）要求稍低的场景使用，比如ELK日志收集。

2、RabbitMQ 详解

1、RabbitMQ 介绍

RabbitMQ是一个在AMQP（Advanced Message Queuing Protocol ）基础上实现的，可复用的企业消息系统。它可以用于大型软件系统各个模块之间的高效通信，支持高并发，支持可扩展。它支持多种客户端如：Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、php、ActionScript、XMPP、STOMP等，支持AJAX，持久化，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。

RabbitMQ是使用Erlang编写的一个开源的消息队列，本身支持很多的协议：AMQP，XMPP, SMTP, STOMP，也正是如此，使的它变的非常重量级，更适合于企业级的开发。它同时实现了一个Broker构架，这意味着消息在发送给客户端时先在中心队列排队，对路由(Routing)、负载均衡(Load balance)或者数据持久化都有很好的支持。

2、RabbitMQ 特点

• 可靠性
• 灵活的路由
• 扩展性
• 高可用性
• 多种协议
• 多语言客户端
• 管理界面
• 插件机制

3、AMQP 介绍

AMQP，即Advanced Message Queuing Protocol,一个提供统一消息服务的应用层标准高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息，并不受客户端/中间件不同产品，不同的开发语言等条件的限制。

4、什么和是消息队列

MQ 全称为Message Queue, 消息队列。是一种应用程序对应用程序的通信方法。应用程序通过读写出入队列的消息（针对应用程序的数据）来通信，而无需专用连接来链接它们。

消息传递指的是程序之间通过在消息中发送数据进行通信，而不是通过直接调用彼此来通信。队列的使用除去了接收和发送应用程序同时执行的要求。

在项目中，将一些无需即时返回且耗时的操作提取出来，进行了异步处理，而这种异步处理的方式大大的节省了服务器的请求响应时间，从而提高了系统的吞吐量。

消息队列的使用场景是怎样的？

5、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，这期间的数据如何防止丢失？

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？

AMDQ协议解决了以上的问题，而RabbitMQ实现了AMQP。

6、RabbitMQ 概念介绍

• 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。

RabbitMQ从整体上来看是一个典型的生产者消费者模型，主要负责接收、存储和转发消息

7、RabbitMQ 使用流程

AMQP模型中，消息在producer中产生，发送到MQ的exchange上，exchange根据配置的路由方式发到相应的Queue上，Queue又将消息发送给consumer，消息从queue到consumer有push和pull两种方式。 消息队列的使用过程大概如下：

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。

exchange接收到消息后，就根据消息的key和已经设置的binding，进行消息路由，将消息投递到一个或多个队列里。 exchange也有几个类型，完全根据key进行投递的叫做Direct交换机，例如，绑定时设置了routing key为”abc”，那么客户端提交的消息，只有设置了key为”abc”的才会投递到队列。

3、RabbitMQ 单机安装部署

1、安装 erlang
添加yum支持

cd /usr/local/src/
mkdir rabbitmq
cd rabbitmq
wget http://packages.erlang-solutions.com/erlang-solutions-1.0-1.noarch.rpm
rpm -ivh erlang-solutions-1.0-1.noarch.rpm
rpm --import http://packages.erlang-solutions.com/rpm/erlang_solutions.asc
yum install erlang

2、安装RabbitMQ

1、用 yum 安装 RabbitMQ

rpm --import https://github.com/rabbitmq/signing-keys/releases/download/2.0/rabbitmq-release-signing-key.asc
#this example assumes the CentOS 7 version of the package
yum install rabbitmq-server-3.7.13-1.el7.noarch.rpm

rpm --import https://www.rabbitmq.com/rabbitmq-release-signing-key.asc
# this example assumes the CentOS 7 version of the package
yum install rabbitmq-server-3.7.13-1.el7.noarch.rpm

2、用 rpm 手动安装

下载：

wget  https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-server/releases/download/v3.7.13/rabbitmq-server-3.7.13-1.el7.noarch.rpm

上传rabbitmq-server-3.7.13-1.el7.noarch.rpm文件到/usr/local/src/rabbitmq/

安装：

rpm -ivh rabbitmq-server-3.7.13-1.el7.noarch.rpm

常用命令

service rabbitmq-server start
service rabbitmq-server stop
service rabbitmq-server restart 
chkconfig rabbitmq-server on　　//设置开机自启

设置配置文件：

cd /etc/rabbitmq
cp /usr/share/doc/rabbitmq-server-3.7.13/rabbitmq.config.example /etc/rabbitmq/
mv rabbitmq.config.example rabbitmq.config

设置用户远程访问：

vim /etc/rabbitmq/rabbitmq.config

找到{}loopack_users , [] }把","去掉
开启web界面管理工具

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
service rabbitmq-server restart

防火墙设置

/sbin/iptables -I INPUT -p tcp --dport 15672 -j ACCEPT
/etc/rc.d/init.d/iptables save

5、RabbitMQ常用的命令

1、基本命令

启动监控管理器：rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

关闭监控管理器：rabbitmq-plugins disable rabbitmq_management

启动rabbitmq：rabbitmq-service start

关闭rabbitmq：rabbitmq-service stop

查看所有的队列：rabbitmqctl list_queues

清除所有的队列：rabbitmqctl reset

关闭应用：rabbitmqctl stop_app

启动应用：rabbitmqctl start_app

2、用户和权限设置

添加用户：rabbitmqctl add_user username password

分配角色：rabbitmqctl set_user_tags username administrator

新增虚拟主机：rabbitmqctl add_vhost vhost_name

将新虚拟主机授权给新用户：rabbitmqctl set_permissions -p vhost_name username “.” “.” “.”(后面三个””代表用户拥有配置、写、读全部权限)

3、角色说明

• 超级管理员(administrator)
  可登陆管理控制台，可查看所有的信息，并且可以对用户，策略(policy)进行操作。
• 监控者(monitoring)
  可登陆管理控制台，同时可以查看rabbitmq节点的相关信息(进程数，内存使用情况，磁盘使用情况等)
• 策略制定者(policymaker)
  可登陆管理控制台, 同时可以对policy进行管理。但无法查看节点的相关信息(上图红框标识的部分)。
• 普通管理者(management)
  仅可登陆管理控制台，无法看到节点信息，也无法对策略进行管理。
• 其他
  无法登陆管理控制台，通常就是普通的生产者和消费者。

  4、RabbitMQ 集群部署及配置

  署 RabbitMQ Cluster

  1、环境要求

1、所有节点需要再同一个局域网内；

2、所有节点需要有相同的 erlang cookie，否则不能正常通信，为了实现cookie内容一致，采用scp的方式进行。

3、准备三台虚拟机，配置相同

rabbitmq01 192.168.101.11

rabbitmq02 192.168.101.12

rabbitmq03 192.168.101.13

操作系统：centos7.5

2、部署过程

1、所有节点配置/etc/hosts

node1 192.168.101.11

node2 192.168.101.12

node3 192.168.101.13

2、所有节点安装 erLang 和 rabbitmq

1、安装erlang

安装依赖包

yum install -y *epel* gcc-c++ unixODBC unixODBC-devel openssl-devel ncurses-devel

编译安装

wget http://erlang.org/download/otp_src_21.3.tar.gz
tar -zxvf otp_src_21.3.tar.gz
cd otp_src_21.3
./configure --prefix=/usr/local/bin/erlang --without-javac
make && make install
echo "export PATH=$PATH:/usr/local/bin/erlang/bin:/usr/local/bin/rabbitmq_server-3.6.15/sbin" >> /etc/profile
source /etc/profile

出现 erl 命令则说明安装成功；

安装rabbitmq

编译安装

wget http://www.rabbitmq.com/releases/rabbitmq-server/v3.6.15/rabbitmq-server-generic-unix-3.6.15.tar.xz
yum install -y xz
xz -d rabbitmq-server-generic-unix-3.6.15.tar.xz
tar -xvf rabbitmq-server-generic-unix-3.6.15.tar -C /usr/local/bin/
echo "export PATH=$PATH:/usr/local/bin/erlang/bin:/usr/local/bin/rabbitmq_server-3.6.15/sbin" >> /etc/profile
source /etc/profile

导入 rabbitmq 的管理界面

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

**设置 erlang

找到erlang cookie文件的位置，官方在介绍集群的文档中提到过.erlang.cookie 一般会存在这两个地址：第一个是home/.erlang.cookie；第二个地方就是/var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie。如果我们使用解压缩方式安装部署的rabbitmq，那么这个文件会在{home}目录下，也就是$home/.erlang.cookie。如果我们使用rpm等安装包方式进行安装的，那么这个文件会在/var/lib/rabbitmq目录下。

这里将 node1 的该文件复制到 node2、node3，注意这个文件的权限是 400（默认即是400），因此采用scp的方式只拷贝内容即可；

可以通过cat $home/.erlang.cookie来查看三台机器的cookie是否一致，设置erlang的目的是要保证集群内的cookie内容一致。

**使用-detached参数运行各节点

rabbitmqctl stop

rabbitmq-server -detached

然后可以通过 rabbitmqctl cluster_status查看节点状态。

注意：要先拷贝cookie到另外两台机器上，保证三台机器上的cookie是一致的，然后再启动服务。

由于guest这个用户,只能在本地访问,所以我们要新增一个用户并赋予权限:

添加用户并设置密码:

rabbitmqctl add_user  admin 123456

添加权限（使admin用户对虚拟主机“/” 具有所有权限）:

rabbitmqctl set_permissions -p "/" admin ".*" ".*" ".*"

修改用户角色（加入administrator用户组）

rabbitmqctl set_user_tags admin administrator

然后就可以远程访问了，然后可直接配置用户权限等信息。到此,就可以通过http://ip:15672 使用admin 123456 进行登陆了。

到这里的话，每个节点是作为单独的一台RabbitMQ存在的，也可以正常提供服务了

**组成集群

rabbitmq-server 启动时，会一起启动节点和应用，它预先设置RabbitMQ应用为standalone模式。要将一个节点加入到现有的集群中，你需要停止这个应用，并将节点设置为原始状态。如果使用./rabbitmqctl stop，应用和节点都将被关闭。所以使用rabbitmqctl stop_app仅仅关闭应用。

1、将 node2、node3与 node1 组成集群，这里以node2为例

    node2# rabbitmqctl stop_app      
    node2# rabbitmqctl join_cluster rabbit@node1               ####这里集群的名字一定不要写错了
    node2# rabbitmqctl start_app

2、将node3重复上述操作，也加入node1的集群。

node3# rabbitmqctl stop_app      
node3# rabbitmqctl join_cluster rabbit@node1               ####这里集群的名字一定不要写错了
node3# rabbitmqctl start_app

则此时 node2 与 node3 也会自动建立连接，集群配置完毕；

    #使用内存节点加入集群
    node2 # rabbitmqctl join_cluster --ram rabbit@node1

3、在 RabbitMQ 集群任意节点上执行 rabbitmqctl cluster_status来查看是否集群配置成功。

node3# rabbitmqctl cluster_status
Cluster status of node rabbit@node3 ...
[{nodes,[{disc,[rabbit@node1,rabbit@node2,rabbit@node3]}]},
 {running_nodes,[rabbit@node1,rabbit@node2,rabbit@node3]},
 {cluster_name,<"rabbit@node1">},      #集群的名称默认为 rabbit@node1
 {partitions,[]},
 {alarms,[{rabbit@node1,[]},{rabbit@node2,[]},{rabbit@node3,[]}]}]

** 设置镜像队列策略

在任意一个节点上执行如下操作（这里在node1上执行）

首先，在web界面，登陆后，点击“Admin--Virtual Hosts（页面右侧）”，在打开的页面上的下方的“Add a new virtual host”处增加一个虚拟主机，同时给用户“admin”和“guest”均加上权限（在页面直接设置、点点点即可）；

然后，在linux中执行如下命令

    rabbitmqctl set_policy -p coresystem  ha-all "^" ‘{"ha-mode":"all"}‘

"coresystem" vhost名称， "^"匹配所有的队列， ha-all 策略名称为ha-all, ‘{"ha-mode":"all"}‘ 策略模式为 all 即复制到所有节点，包含新增节点。

则此时镜像队列设置成功。（这里的虚拟主机coresystem是代码中需要用到的虚拟主机，虚拟主机的作用是做一个消息的隔离，本质上可认为是一个rabbitmq-server，是否增加虚拟主机，增加几个，这是由开发中的业务决定，即有哪几类服务，哪些服务用哪一个虚拟主机，这是一个规划）。
**镜像队列策略设置说明

    rabbitmqctl set_policy [-p Vhost] Name Pattern Definition [Priority]

    -p Vhost： 可选参数，针对指定vhost下的queue进行设置
    Name: policy的名称
    Pattern: queue的匹配模式(正则表达式)
    Definition：镜像定义，包括三个部分ha-mode, ha-params, ha-sync-mode
        ha-mode:指明镜像队列的模式，有效值为 all/exactly/nodes
            all：表示在集群中所有的节点上进行镜像
            exactly：表示在指定个数的节点上进行镜像，节点的个数由ha-params指定
            nodes：表示在指定的节点上进行镜像，节点名称通过ha-params指定
        ha-params：ha-mode模式需要用到的参数
        ha-sync-mode：进行队列中消息的同步方式，有效值为automatic和manual
    priority：可选参数，policy的优先级

将所有队列设置为镜像队列，即队列会被复制到各个节点，各个节点状态保持一直。完成这 6 个步骤后，RabbitMQ 高可用集群搭建完成，最后一个步骤就是搭建均衡器。
**安装并配置负载均衡器HA

注意：如果使用阿里云，可以使用阿里云的内网slb来实现负载均衡，不用自己搭建HA。

1、在192.168.101.11安装HAProxy

    yum -y install HAProxy

2、修改 /etc/haproxy/haproxy.cfg

    vim /etc/haproxy/haproxy.cfg
    global 

        log         127.0.0.1 local2

        chroot      /var/lib/haproxy
        pidfile     /var/run/haproxy.pid
        maxconn     4000
        user        haproxy
        group       haproxy
        daemon

        stats socket /var/lib/haproxy/stats

    defaults 
           log        global 
           mode       tcp 
           option     tcplog 
           option     dontlognull 
           retries    3 
           option redispatch 
           maxconn 2000 
           contimeout      5s 
           clitimeout      120s 
           srvtimeout      120s 

    listen rabbitmq_cluster 192.168.101.11:5670
           mode      tcp 
           balance roundrobin 
           server rabbit1  192.168.101.11:5672 check inter 5000 rise 2 fall 2 
           server rabbit2  192.168.101.12:5672 check inter 5000 rise 2 fall 2        

3、重启HAProxy

    service haproxy restart

登录浏览器输入地址http://192.168.101.11:8100/rabbitmqstats查看HAProxy的状态

三、常见问题

常见错误：

1、使用 rabbitmq-server -detached命令启动rabbitmq时，出现以下提示Warning: PID file not written; -detached was passed，此时使用rabbitmqctl status提示服务已启动，可知此问题不用解决。

2、由于更改hostname文件，在每次rabbitmqctl stop或者rabbitmqctl cluster_status等，只要是rabbitmq的命令就报错，提示大概如下

    Cluster status of node rabbit@web2 ...
    Error: unable to connect to node rabbit@web2: nodedown

    DIAGNOSTICS
    ===========

    attempted to contact: [rabbit@web2]

    rabbit@web2:
    ? * connected to epmd (port 4369) on web2
    ? * epmd reports node ‘rabbit‘ running on port 25672
    ? * TCP connection succeeded but Erlang distribution failed

    ? * Hostname mismatch: node "rabbit@mq2" believes its host is different. Please ensure that hostnames resolve the same way locally and on "rabbit@mq2"

    current node details:
    - node name: ‘rabbitmq-cli-11@web2‘
    - home dir: /root
    - cookie hash: SGwxMdJ3PjEXG1asIEFpBg==

此时先ps aux | grep mq，然后kill -9 该进程，然后再rabbitmq-server -detached即可解决。（即先强杀，再重新启动）

3、使用rabbitmqctl stop，rabbitmq-server -detached重新启动后，原先添加的用户admin、虚拟主机coresystem等均丢失，还需要重新添加。

采用脚本启动，在脚本中写好启动好需要加载的各配置项（创建admin用户并授权，创建虚拟主机并授权，配置镜像队列）。

4、命令

    rabbitmqctl stop_app        #仅关闭应用，不关闭节点
    rabbitmqctl start_app       #开启应用
    rabbitmq--server -detached  #启动节点和应用
    rabbitmqctl stop            #关闭节点和应用

4、常用命令：

Rabbitmq服务器的主要通过rabbitmqctl和rabbimq-plugins两个工具来管理，以下是一些常用功能。

1、 服务器启动与关闭

     启动: rabbitmq-server –detached
      关闭: rabbitmqctl stop
      若单机有多个实例，则在rabbitmqctl后加 –n 指定名称

2、插件管理

      开启某个插件：rabbitmq-plugins enable  xxx
      关闭某个插件：rabbitmq-plugins disable xxx
      注意：重启服务器后生效。

3、virtual_host管理

      新建virtual_host:rabbitmqctl add_vhost  xxx
      撤销virtual_host:rabbitmqctl  delete_vhost xxx 

4、用户管理

      新建用户：rabbitmqctl add_user xxxpwd
      删除用户: rabbitmqctl delete_user xxx
      查看用户：rabbitmqctl list_users
      改密码: rabbimqctl change_password {username} {newpassword}
      设置用户角色：rabbitmqctlset_user_tags {username} {tag ...}
              Tag可以为 administrator,monitoring, management       

5、 权限管理

      权限设置：set_permissions [-pvhostpath] {user} {conf} {write} {read}
      Vhostpath: Vhost路径
      user: 用户名
      Conf: 一个正则表达式match哪些配置资源能够被该用户访问。
      Write: 一个正则表达式match哪些配置资源能够被该用户读。
      Read: 一个正则表达式match哪些配置资源能够被该用户访问。

6、获取服务器状态信息

     服务器状态：rabbitmqctl status     ##其中可查看rabbitmq的版本信息

7、获取集群状态信息

rabbitmqctl cluster_status