RabbitMQ

Posted 2021-03-25 liuweida

1.介绍

RabbitMQ是一个消息代理 - 一个消息系统的媒介。它的工作就是接收和转发消息。你可以把他想象成一个邮局，你把信件都放到这个邮箱中，邮递员叔叔就会把信件投递到你的收件人处。只是邮箱中放的是你的信件，而我们要使用的RabbitMQ中存放的是我们的二进制数据。

下面是RabbitMQ和消息所涉及到的一些术语。

• 生产(Producing)的意思就是发送。发送消息的程序就是生产者(producer)。我们一般使用"P"表示。
• 队列(queue)就是存在于RabbitMQ中邮箱的名称。实质上队列就是一个巨大的消息缓冲区，我们同一时刻能够处理的数据有限，所以就将这些数据按照先后顺序存在这个消息队列中，我们一点点的进行处理。
• 消费（Consuming）和接收(receiving)是同一个意思。一个消费者（consumer）就是一个等待获取消息的程序。我们把它绘制为"C"：

2.消息队列的作用

1）程序解耦

允许你独立的扩展或修改两边的处理过程，只要确保它们遵守同样的接口约束。

2）冗余：

消息队列把数据进行持久化直到它们已经被完全处理，通过这一方式规避了数据丢失风险。

许多消息队列所采用的"插入-获取-删除"方式中，在把一个消息从队列中删除之前，需要你的处理系统明确的指出该消息已经被处理完毕，从而确保你的数据被安全的保存直到你使用完毕。

3）峰值处理能力：

使用消息队列能够使关键组件顶住突发的访问压力，而不会因为突发的超负荷的请求而完全崩溃。

4）可恢复性：

系统的一部分组件失效时，不会影响到整个系统。

消息队列降低了进程间的耦合度，所以即使一个处理消息的进程挂掉，加入队列中的消息仍然可以在系统恢复后被处理。

5）顺序保证：

在大多使用场景下，数据处理的顺序都很重要。

大部分消息队列本来就是排序的，并且能保证数据会按照特定的顺序来处理。

6）缓冲：

有助于控制和优化数据流经过系统的速度，解决生产消息和消费消息的处理速度不一致的情况。

7）异步通信：

消息队列提供了异步处理机制，允许用户把一个消息放入队列，但并不立即处理它。想向队列中放入多少消息就放多少，然后在需要的时候再去处理它们。

3.消息队列的应用场景

电商订单

用户下单完成后，订单系统需要通知库存系统，传统的做法就是订单系统调用库存系统的接口

如果说库存系统出现故障，那么用户就无法下单成功，这样会让交易量减小很多。

订单系统和库存系统耦合性比较高，只要库存系统出问题及时订单系统正常也无法正常使用。

引入消息队列：用户下单后，订单系统完成持久化处理，将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功。

库存系统从消息队列中获取下单消息，进行库操作。 就算库存系统出现故障，消息队列也能保证消息的可靠投递，不会导致消息丢失。

秒杀活动

流量高峰一般在秒杀活动中应用广泛。场景：秒杀活动，一般会因为流量过大，导致系统挂掉，为了解决这个问题，一般在应用前端加入消息队列。

作用：

1.可以控制活动人数，用户的请求，服务器接收到之后，写入消息队列，队列中消息数量超过定义的阈值就直接丢弃请求，或者跳转错误页面。

2.业务系统取出队列中的消息，再做后续处理。可以缓解短时间的高流量压垮应用(应用程序按自己的最大处理能力从队列中获取订单)

4.RabbitMQ安装

Windows系统

1.RabbitMQ 它依赖于Erlang,需要先安装Erlang。
https://www.erlang.org/downloads
2.运行行Erlang/OTP（otp_win64_17.5.exe）的安装步骤,安装完成后
设置ERLANG_HOME 环境变量
在开始菜单查找Erlang，点击启动 ，如下所示证明安装成功。

? 注意：如果之前安装了Erlang的其他版本，需要卸载后在进行重新安装和设置。
3.进行RabbitMQ Server的下载与安装,直接运行rabbitmq-server-3.5.2.exe,选择要安装的目录,进行安装
? https://www.rabbitmq.com/download.html
4.为了能够在任意Windows命令窗口上操控RabbitMQ服务需要在系统里加一个环境变量并且配置在系统的PHTH环境变量中。
5.检查RabbitMQ是否运行正常,打开终端,进入RabbitMQ的安装目录rabbitmq_server-3.5.2sbin，输入rabbitmqctl status，如果出现以下的图，说明安装是成功的，并且说明现在RabbitMQ Server已经启动了,运行正常。

6.安装rabbitmq_management插件，这款插件是可以可视化的方式查看RabbitMQ 服务器实例的状态，以及操控RabbitMQ服务器。

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

现在我们在浏览器中输入：http://localhost:15672 可以看到一个登录界面：

这里可以使用默认账号guest/guest登录

linux系统下安装

rabbitmq-server服务端

1.下载centos源,方便使用yum安装软件
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/centos7_base.repo
2.下载epel源,安装完成之后你就可以直接使用yum来安装额外的软件包了
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/epel-7.repo
3.清空yum缓存并且生成新的yum缓存
yum clean all
yum makecache
4.安装erlang
   $ yum -y install erlang
5.安装RabbitMQ
   $ yum -y install rabbitmq-server
6.启动(无用户名密码):
    systemctl start/stop/restart/status rabbitmq-server
# 设置新用户xiaoqi 密码123
sudo rabbitmqctl add_user xiaoqi 123
# 设置用户为administrator角色
sudo rabbitmqctl set_user_tags xiaoqi administrator
# 设置权限，允许对所有的队列都有权限
对何种资源具有配置、写、读的权限通过正则表达式来匹配，具体命令如下：
set_permissions [-p <vhostpath>] <user> <conf> <write> <read>
sudo rabbitmqctl set_permissions -p "/" xiaoqi ".*" ".*" ".*"
# 停止/重启服务
service rabbitmq-server start/stop/restart

rabbitmq相关命令

# 设置rabbitmq账号密码，以及角色权限设置
# 设置新用户xiaoqi 密码123
rabbitmqctl add_user xiaoqi 123
# 设置用户为administrator角色
rabbitmqctl set_user_tags xiaoqi administrator
# 设置权限，允许对所有的队列都有权限
对何种资源具有配置、写、读的权限通过正则表达式来匹配，具体命令如下：
set_permissions [-p <vhostpath>] <user> <conf> <write> <read>
rabbitmqctl set_permissions -p "/" xiaoqi ".*" ".*" ".*"
# 停止rabbitmq
rabbitmqctl stop 
# 重启服务生效设置
rabbitmq-server restart
rabbitmq相关命令
// 新建用户
rabbitmqctl add_user {用户名} {密码}
// 设置权限
rabbitmqctl set_user_tags {用户名} {权限}
// 查看用户列表
rabbitmqctl list_users
// 为用户授权
添加 Virtual Hosts ：    
rabbitmqctl add_vhost <vhost>    
// 删除用户
rabbitmqctl delete_user Username
// 修改用户的密码
rabbitmqctl change_password Username Newpassword 
// 删除 Virtual Hosts ：    
rabbitmqctl delete_vhost <vhost>       
// 添加 Users ：    
rabbitmqctl add_user <username> <password>    
rabbitmqctl set_user_tags <username> <tag> ...    
rabbitmqctl set_permissions [-p <vhost>] <user> <conf> <write> <read>        
// 删除 Users ：    
delete_user <username>   
// 使用户user1具有vhost1这个virtual host中所有资源的配置、写、读权限以便管理其中的资源
rabbitmqctl  set_permissions -p vhost1 user1 '.*' '.*' '.*' 
// 查看权限
rabbitmqctl list_user_permissions user1
rabbitmqctl list_permissions -p vhost1
// 清除权限
rabbitmqctl clear_permissions [-p VHostPath] User
//清空队列步骤
rabbitmqctl reset 
需要提前关闭应用rabbitmqctl stop_app ，
然后再清空队列，启动应用
rabbitmqctl start_app
此时查看队列rabbitmqctl list_queues

查看所有的exchange：rabbitmqctl list_exchanges
查看所有的queue：rabbitmqctl list_queues
查看所有的用户： rabbitmqctl list_users
查看所有的绑定（exchange和queue的绑定信息）：rabbitmqctl list_bindings
查看消息确认信息：rabbitmqctl list_queues name messages_ready messages_unacknowledged
查看RabbitMQ状态，包括版本号等信息：rabbitmqctl status

#下列命令安装rabbitmq_management插件，这款插件是可以可视化的方式查看RabbitMQ 服务器实例的状态，以及操控RabbitMQ服务器。
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management

#访问web界面
http://server-name:15672/
        
# 在浏览器中输入 http://localhost:15672/api/ 就可以看到 RabbitMQ Management HTTP API 文档

5.RabbitMQ库

RabbitMQ使用的是AMQP协议。这是一个用于消息传递的开放、通用的协议。针对不同编程语言有大量的RabbitMQ客户端可用。

什么是AMQP？

消息代理和他们所扮演的角色

消息代理（message brokers）从发布者（publishers）亦称生产者（producers）那儿接收消息，并根据既定的路由规则把接收到的消息发送给处理消息的消费者（consumers）。

由于AMQP是一个网络协议，所以这个过程中的发布者，消费者，消息代理 可以存在于不同的设备上。

AMQP

AMQP协议是一个高级抽象层消息通信协议，RabbitMQ是AMQP协议的实现。它主要包括以下组件：
1.Server(broker): 接受客户端连接，实现AMQP消息队列和路由功能的进程。

2.Virtual Host:其实是一个虚拟概念，类似于权限控制组，一个Virtual Host里面可以有若干个Exchange和Queue，但是权限控制的最小粒度是Virtual Host

3.Exchange:交换机，接受生产者发送的消息，并根据Binding规则将消息路由给服务器中的队列。ExchangeType决定了Exchange路由消息的行为，在RabbitMQ中，ExchangeType有direct、Fanout和Topic三种，不同类型的Exchange路由的行为是不一样的。
- Direct直连交换机
    特点：依据key进行投递
    例如绑定时设置了routing key为”hello”，那么客户端提交的消息，只有设置了key为”hello”的才会投递到队列。
- Topic主题交换机
    特点：对key模式匹配后进行投递，符号”#”匹配一个或多个词，符号”*”匹配一个词
    例如”abc.#”匹配”abc.def.ghi”，”abc.*”只匹配”abc.def”。
- Fanout扇型交换机
    特点：不需要key，采取广播模式，一个消息进来时，投递到与该交换机绑定的所有队列

4.Message Queue：消息队列，用于存储还未被消费者消费的消息。

5.Message: 由Header和Body组成，Header是由生产者添加的各种属性的集合，包括Message是否被持久化、由哪个Message Queue接受、优先级是多少等。而Body是真正需要传输的APP数据。

6.Binding:Binding联系了Exchange与Message Queue。Exchange在与多个Message Queue发生Binding后会生成一张路由表，路由表中存储着Message Queue所需消息的限制条件即Binding Key。当Exchange收到Message时会解析其Header得到Routing Key，Exchange根据Routing Key与Exchange Type将Message路由到Message Queue。Binding Key由Consumer在Binding Exchange与Message Queue时指定，而Routing Key由Producer发送Message时指定，两者的匹配方式由Exchange Type决定。 

7.Connection:连接，对于RabbitMQ而言，其实就是一个位于客户端和Broker之间的TCP连接。

8.Channel:信道，仅仅创建了客户端到Broker之间的连接后，客户端还是不能发送消息的。需要为每一个Connection创建Channel，AMQP协议规定只有通过Channel才能执行AMQP的命令。一个Connection可以包含多个Channel。之所以需要Channel，是因为TCP连接的建立和释放都是十分昂贵的，如果一个客户端每一个线程都需要与Broker交互，如果每一个线程都建立一个TCP连接，暂且不考虑TCP连接是否浪费，就算操作系统也无法承受每秒建立如此多的TCP连接。RabbitMQ建议客户端线程之间不要共用Channel，至少要保证共用Channel的线程发送消息必须是串行的，但是建议尽量共用Connection。

9.Command:AMQP的命令，客户端通过Command完成与AMQP服务器的交互来实现自身的逻辑。例如在RabbitMQ中，客户端可以通过publish命令发送消息，txSelect开启一个事务，txCommit提交一个事务。

6.python中使用RabbitMQ

需要先进行模块安装

# rabbitmq官方推荐的python客户端pika模块
pip3 install pika

简单的收发程序，即单发送单接收

发送方send.py

import pika

# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest","guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost',credentials=credentials))
channel = connection.channel()

# 创建一个名为"q1"的队列用来投递消息
channel.queue_declare(queue='q1')
# 注意在rabbitmq中，消息想要发送给队列，必须经过交换(exchange)，初学可以使用空字符串交换(exchange='')，
# 它允许我们精确的指定发送给哪个队列(routing_key=''),参数body值发送的数据
channel.basic_publish(exchange='',routing_key='q1',body='很高兴见到你')

print("已经发送了消息")
# 程序退出前，确保刷新网络缓冲以及消息发送给rabbitmq，需要关闭本次连接
connection.close()

接收方receive.py

import pika
# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest","guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 创建一个名为"q1"的队列用来投递消息
channel.queue_declare(queue='q1')

def callbak(ch,method,properties,body):
    print("消费者接收到了任务：%r"%body.decode("utf8"))
# 有消息来临，立即执行callbak，没有消息则夯住，等待消息
# 消息来了，立即去取，队列名字为q1
channel.basic_consume(queue='q1', on_message_callback=callbak, auto_ack=True)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

你也许要问: 为什么要在接收方和发送方重复声明队列呢 —— 我们已经在前面的代码中声明过它了。如果我们确定了队列是已经存在的，那么我们可以不这么做，比如此前预先运行了send.py程序。可是我们并不确定哪个程序会首先运行。这种情况下，在程序中重复将队列重复声明一下是种值得推荐的做法。

工作队列，即单发送多接收

我们将创建一个工作队列（Work Queue），工作队列（又称：任务队列——Task Queues），它会发送一些耗时的任务给多个工作者（Worker）。为了避免等待一些占用大量资源、时间的操作。当我们把任务（Task）当作消息发送到队列中，一个运行在后台的工作者（worker）进程就会取出任务然后处理。当你运行多个工作者（workers），任务就会在它们之间共享。

发送方sender.py

# 修改代码
import sys
message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "很高兴见到你"
channel.basic_publish(exchange='',routing_key='q1',body=message)
print(" [x] Sent %r" % (message,))

接收方receiver1.py和receiver2.py

# 修改代码
import time
def callbak(ch,method,properties,body):
    print("[x] Received %r"%body.decode("utf8"))
    time.sleep(body.decode("utf8").count('.'))
    print(" [x] Done")

我们将receiver1.py和receiver2.py开启，会夯住等待接收消息。

sender.py用来发布新任务，终端执行。

python sender.py First message.
python sender.py Second message..
python sender.py Third message...
python sender.py Fourth message....
python sender.py Fifth message.....

默认来说，RabbitMQ会按顺序得把消息发送给每个消费者（consumer）。平均每个消费者都会收到同等数量得消息。这种发送消息得方式叫做——轮询（round-robin）。如果添加三个消费者则会出现丢失数据的问题。

7.消息确认ack

为了防止消息丢失，RabbitMQ提供了消息响应（acknowledgments）。消费者会通过一个ack（响应），告诉RabbitMQ已经收到并处理了某条消息，然后RabbitMQ就会释放并删除这条消息。

如果消费者（consumer）挂掉了，没有发送响应，RabbitMQ就会认为消息没有被完全处理，然后重新发送给其他消费者（consumer）。这样，及时工作者（workers）偶尔的挂掉，也不会丢失消息。

消息响应默认是开启的。之前的例子中我们可以使用no_ack=True标识把它关闭。是时候移除这个标识了，当工作者（worker）完成了任务，就发送一个响应。

生产者，发布任务。sender.py

import pika
import sys
# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest","guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost',credentials=credentials))
channel = connection.channel()

# 创建一个名为"q1"的队列用来投递消息
channel.queue_declare(queue='q1')
message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "很高兴见到你"
# 注意在rabbitmq中，消息想要发送给队列，必须经过交换(exchange)，初学可以使用空字符串交换(exchange='')，
# 它允许我们精确的指定发送给哪个队列(routing_key=''),参数body值发送的数据
channel.basic_publish(exchange='',routing_key='q1',body=message)
print(" [x] Sent %r" % (message,))
# 程序退出前，确保刷新网络缓冲以及消息发送给rabbitmq，需要关闭本次连接
connection.close()

消费者，receiver.py

import time
import pika
# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest","guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 创建一个名为"q1"的队列用来投递消息
channel.queue_declare(queue='q1')

def callbak(ch,method,properties,body):
    print("[x] Received %r"%body.decode("utf8"))
    time.sleep(body.decode("utf8").count('.'))
    print(" [x] Done")
    # 消息确认
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)

# 有消息来临，立即执行callbak，没有消息则夯住，等待消息
# 消息来了，立即去取，队列名字为q1
channel.basic_consume(queue='q1', on_message_callback=callbak)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

将多个receiver.py启动，然后按如下方式在终端启动sender.py

python sender.py First message.
python sender.py Second message..
python sender.py Third message...
python sender.py Fourth message....
python sender.py Fifth message.....

我们会发现现在没有消息丢失，全部被消费者接收。

忘记确认

一个很容易犯的错误就是忘了basic_ack，后果很严重。消息在你的程序退出之后就会重新发送，如果它不能够释放没响应的消息，RabbitMQ就会占用越来越多的内存。

为了排除这种错误，你可以使用rabbitmqctl命令，输出messages_unacknowledged字段：

(FlaskAi) E:myrabbitmq>rabbitmqctl list_queues name messages_ready messages_unacknowledged
Timeout: 60.0 seconds ...
Listing queues for vhost / ...
alex    0       0
q1      0       0

8.消息持久化

如果你没有特意告诉RabbitMQ，那么在它退出或者崩溃的时候，将会丢失所有队列和消息。为了确保信息不会丢失，有两个事情是需要注意的：我们必须把“队列”和“消息”设为持久化。

首先，为了不让队列消失，需要把队列声明为持久化（durable）：

channel.queue_declare(queue='q1', durable=True)  # 虽然代码正确，但是会报错。

尽管这行代码本身是正确的，但是仍然不会正确运行。因为我们已经定义过一个叫q1的非持久化队列。RabbitMq不允许你使用不同的参数重新定义一个队列，它会返回一个错误。但我们现在使用一个快捷的解决方法——用不同的名字，例如task_queue。

channel.queue_declare(queue='task_queue', durable=True)

这时候，我们就可以确保在RabbitMq重启之后queue_declare队列不会丢失。

另外，我们需要把我们的消息也要设为持久化——将delivery_mode的属性设为2。

channel.basic_publish(
                exchange='',
                 routing_key="task_queue",
                 body=message,
                 # delivery_mode = 2 使消息持久化
                 properties=pika.BasicProperties(delivery_mode = 2,)
             )

注意：消息持久化

将消息设为持久化并不能完全保证不会丢失。以上代码只是告诉了RabbitMq要把消息存到硬盘，但从RabbitMq收到消息到保存之间还是有一个很小的间隔时间。因为RabbitMq并不是所有的消息都使用fsync(2)（同步）——它有可能只是保存到缓存中，并不一定会写到硬盘中。并不能保证真正的持久化，但已经足够应付我们的简单工作队列。如果你一定要保证持久化，你需要改写你的代码来支持事务（transaction）。

9.公平调度

你应该已经发现，它仍旧没有按照我们期望的那样进行分发。比如有两个工作者（workers），处理奇数消息的比较繁忙，处理偶数消息的比较轻松。然而RabbitMQ并不知道这些，它仍然一如既往的派发消息。

这时因为RabbitMQ只管分发进入队列的消息，不会关心有多少消费者（consumer）没有作出响应。它盲目的把第n-th条消息发给第n-th个消费者。

我们可以使用basic.qos方法，并设置prefetch_count=1。这样是告诉RabbitMQ，再同一时刻，不要发送超过1条消息给一个工作者（worker），直到它已经处理了上一条消息并且作出了响应。这样，RabbitMQ就会把消息分发给下一个空闲的工作者（worker）。

channel.basic_qos(prefetch_count=1)

关于队列大小

如果所有的工作者都处理繁忙状态，你的队列就会被填满。你需要留意这个问题，要么添加更多的工作者（workers），要么使用其他策略。

10.工作队列代码整合

sender.py

import pika
import sys

# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()

# 创建一个名为"task1"的队列用来投递消息,durable=True队列持久化
channel.queue_declare(queue='task1', durable=True) 
# 注意在rabbitmq中，消息想要发送给队列，必须经过交换(exchange)，初学可以使用空字符串交换(exchange='')，
# 它允许我们精确的指定发送给哪个队列(routing_key=''),参数body值发送的数据
message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "很高兴见到你"
# 发送消息到指定的路由和路由键
channel.basic_publish(
    exchange='',
    routing_key='task1',
    body=message,
    # 消息持久化
    properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2)
)
print(" [x] Sent %r" % (message,))
# 程序退出前，确保刷新网络缓冲以及消息发送给rabbitmq，需要关闭本次连接
connection.close()

receiver.py

import time

import pika
# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
# 使用前，必须得验证身份
credentials = pika.PlainCredentials("guest","guest")
# 建立一个到RabbitMQ服务器的连接。
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 创建一个名为"task1"的队列用来投递消息
channel.queue_declare(queue='task1',durable=True)

def callbak(ch,method,properties,body):
    print("[x] Received %r"%body.decode("utf8"))
    time.sleep(body.decode("utf8").count('.'))
    print(" [x] Done")
    # 消息确认
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)

# 只处理一条数据，作出响应后再处理下一条
channel.basic_qos(prefetch_count=1)
# 有消息来临，立即执行callbak，没有消息则夯住，等待消息
# 消息来了，立即去取，队列名字为task1
channel.basic_consume(queue='task1', on_message_callback=callbak)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

注：会发现此时消息是谁有时间谁去处理，而不是轮询分配的方式。

11.exchange交换机

前面的学习只搭建了一个工作队列，每个任务只分发给一个工作者（worker），如果有些任务需要多个工作者都能够拿到，那么就需要使用到exchange。一个消息给到多个消费者，这种模式叫"发布/订阅"

RabbitMQ消息模型的核心理念是：发布者（producer）不会直接发送任何消息给队列。而是将消息发送给交换机，由交换机发送给队列。

exchange的四种模式

fanout Exchange
扇形交换机是最基本的交换机类型，它所能做的事情非常简单———广播消息。扇形交换机会把能接收到的消息全部发送给绑定在自己身上的队列。因为广播不需要“思考”，所以扇形交换机处理消息的速度也是所有的交换机类型里面最快的。

direct Exchange
直连交换机是一种带路由功能的交换机，一个队列会和一个交换机绑定，除此之外再绑定一个routing_key，当消息被发送的时候，需要指定一个binding_key，这个消息被送达交换机的时候，就会被这个交换机送到指定的队列里面去。同样的一个binding_key也是支持应用到多个队列中的。这样当一个交换机绑定多个队列，就会被送到对应的队列去处理。

topic Exchange
主题交换机是一种支持正则匹配的exchange，发送到topic exchange上的消息需要携带指定规则的routing_key，主题交换机会根据这个规则将数据发送到对应的(多个)队列上。该exchange的routing_key需要有一定的规则，交换机和队列的binding_key需要采用.#......的格式，每个部分用.分开，其中：*表示一个单词，#表示任意数量（零个或多个）单词。

headers Exchange
头交换机是忽略routing_key的一种路由方式。路由器和交换机路由的规则是通过Headers信息来交换的，这个有点像HTTP的Headers。将一个exchange声明成Headers exchange，绑定一个队列的时候，定义一个Hash的数据结构，消息发送的时候，会携带一组hash数据结构的信息，当Hash的内容匹配上的时候，消息就会被写入队列。绑定exchange和队列的时候，Hash结构中要求携带一个键“x-match”，这个键的Value可以是any或者all，这代表消息携带的Hash是需要全部匹配(all)，还是仅匹配一个键(any)就可以了。相比direct exchange，首部交换机的优势是匹配的规则不被限定为字符串(string)。

channel.exchange_declare(exchange='logs',
                         exchange_type='fanout')

匿名的交换器

前面我们对交换机一无所知，但仍然能够发送消息到队列中。因为我们使用了命名为空字符串("")默认的交换机。

回想我们之前是如何发布一则消息：

channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='hello',
                      body=message)

exchange参数就是交换机的名称。空字符串代表默认或者匿名交换机：消息将会根据指定的routing_key分发到指定的队列。

现在，我们就可以发送消息到一个具名交换机了：

channel.basic_publish(exchange='logs',
                      routing_key='',
                      body=message)

临时队列

临时队列手动创建一个随机的队列名，或者让服务器为我们选择一个随机的队列名（推荐）。只需要在调用queue_declare方法的时候，不提供queue参数的值就可以了：

result = channel.queue_declare(queue="")

我们可以通过result.method.queue获得已经生成的随机队列名。它可能是这样子的：amq.gen-U0srCoW8TsaXjNh73pnVAw==。

result.method.queue

当与消费者（consumer）断开连接的时候，这个队列应当被立即删除。exclusive标识符即可达到此目的。

result = channel.queue_declare(queue="",exclusive=True)  # 断开连接，队列立即删除

绑定（bindings）

已经创建了一个扇型交换机（fanout）和一个队列。现在我们需要告诉交换机如何发送消息给我们的队列。交换器和队列之间的联系我们称之为绑定（binding）。

channel.queue_bind(exchange='logs',
                   queue=result.method.queue)

你可以使用rabbitmqctl list_bindings 列出所有现存的绑定。

发布/订阅和简单的消息队列区别在于，发布订阅会将消息发送给所有的订阅者，而消息队列中的数据被消费一次便消失。所以，RabbitMQ实现发布和订阅时，会为每一个订阅者创建一个队列，而发布者发布消息时，会将消息放置在所有相关队列中。

扇形交换机（fanout）

如：日志文件。

sender.py

import pika
import sys
# 创建凭证，使用rabbitmq用户密码登录
credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
# 创建一个rabbitmq连接
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 指定交换机类型
channel.exchange_declare(exchange='m1',exchange_type='fanout')

message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "很高兴见到你"
# 指定发送给哪个交换机(exchange='')路由键(routing_key=''),参数body值发送的数据
channel.basic_publish(
    exchange='m1',
    routing_key='',
    body=message,
)
print(" [x] Sent %r" % (message,))
connection.close()

receiver.py

import time
import pika

credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
channel.exchange_declare(exchange='m1', exchange_type='fanout')
# 随机创建一个队列，扇形交换机要将消息给所有人，所以不需要特意指定一个队列的名称。
result = channel.queue_declare(queue="", exclusive=True)
# 获取队列的名字
queue_name = result.method.queue
# 创建绑定，交换机和队列
channel.queue_bind(exchange='m1',
                   queue=queue_name)

def callbak(ch, method, properties, body):
    print("[x] Received %r" % body.decode("utf8"))
    time.sleep(body.decode("utf8").count('.'))
    print(" [x] Done")

channel.basic_consume(queue=queue_name, on_message_callback=callbak, auto_ack=True)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

这样我们就完成了。如果你想把结果保存到日志文件中，只需要打开控制台输入：

python receiver.py > logs_from_rabbit.log  # 使用该方式启动receiver.py

直连交换机

绑定（binding）是指交换机（exchange）和队列（queue）的关系。可以简单理解为：这个队列（queue）对这个交换机（exchange）的消息感兴趣。

绑定的时候可以带上一个额外的routing_key参数。为了避免与basic_publish的参数混淆，我们把它叫做绑定键（binding key）。以下是如何创建一个带绑定键的绑定。

channel.queue_bind(exchange=exchange_name,
                   queue=queue_name,
                   routing_key='black')

直连交换机（direct exchange）将会对绑定键（binding key）和路由键（routing key）进行精确匹配，从而确定消息该分发到哪个队列。绑定的都是同一个路由，通过路由键来区分是谁处理任务。

比如：有三个任务，分别分配给三个人，任务1-->p1、任务2-->p2、任务3-->p3，你是一个任务发布者，说我想要任务1的结果了，对应的就是p1给你答案，想要任务2的结果了，对应的就是p2给你答案。

如上图所示：直连交换机绑定了Q1和Q2两个队列，第一个队列使用orange作为绑定键，第二个队列使用black和green作为绑定键，当路由键为orange时会被路由到Q1这个队列。为black或green时会被路由到Q2这个队列。

多个绑定（Multiple bindings）

多个队列使用相同的绑定键是合法的。这个例子中，我们可以添加一个X和Q1之间的绑定，使用black绑定键。这样一来，直连交换机就和扇型交换机的行为一样，会将消息广播到所有匹配的队列。带有black路由键的消息会同时发送到Q1和Q2。

sender.py

import pika

routing_key=input("请输入routing_key:")
credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 指定直连交换机
channel.exchange_declare(exchange='task1',exchange_type='direct')
message = f"很高兴见到你{routing_key}"
channel.basic_publish(
    exchange='task1',
    routing_key=routing_key,
    body=message,
)
print(f"给{routing_key}发送消息成功")
connection.close()

receiver1.py

import time
import pika

credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
channel.exchange_declare(exchange='task1', exchange_type='direct')
# 随机创建一个队列
result = channel.queue_declare(queue="", exclusive=True)
# 获取队列的名字
queue_name = result.method.queue
# 绑定交换机和队列
channel.queue_bind(exchange='task1',
                   queue=queue_name,
                   routing_key="xiaoqi")

def callbak(ch, method, properties, body):
    print(body.decode("utf8"))

channel.basic_consume(queue=queue_name, on_message_callback=callbak, auto_ack=True)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

receiver2.py

import time
import pika

credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
channel.exchange_declare(exchange='task1', exchange_type='direct')
# 随机创建一个队列
result = channel.queue_declare(queue="", exclusive=True)
# 获取队列的名字
queue_name = result.method.queue
# 绑定交换机和队列
channel.queue_bind(exchange='task1',
                   queue=queue_name,
                   routing_key="dada")

def callbak(ch, method, properties, body):
    print(body.decode("utf8"))

channel.basic_consume(queue=queue_name, on_message_callback=callbak, auto_ack=True)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

应用场景：可以是错误日志，不同日志保存到不同的文件。

如果你希望只是保存warning和error级别的日志到磁盘，只需要打开控制台并输入：

python receive_logs_direct.py warning error > logs_from_rabbit.log  # 此方式开启receiver

主题交换机

发送到主题交换机（topic exchange）的消息不可以携带随意什么样子的路由键（routing_key），它的路由键必须是一个由.分隔开的词语列表。词语的个数可以随意，但是不要超过255字节。

* (星号) 用来表示一个单词.

# (井号) 用来表示任意数量（零个或多个）单词。

主题交换机是很强大的，它可以表现出跟其他交换机类似的行为

• 当一个队列的绑定键为 "#"（井号） 的时候，这个队列将会无视消息的路由键，接收所有的消息。

• 当 * (星号) 和 # (井号) 这两个特殊字符都未在绑定键中出现的时候，此时主题交换机就拥有的直连交换机的行为。

sender.py

import pika

routing_key=input("请输入routing_key:")
credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 指定直连交换机
channel.exchange_declare(exchange='task2',exchange_type='topic')
message = f"很高兴见到你{routing_key}"
channel.basic_publish(
    exchange='task2',
    routing_key=routing_key,
    body=message,
)
print(f"给{routing_key}发送消息成功")
connection.close()

receiver.py

import time
import pika

credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', credentials=credentials))
channel = connection.channel()
channel.exchange_declare(exchange='task2', exchange_type='topic')
# 随机创建一个队列
result = channel.queue_declare(queue="", exclusive=True)
# 获取队列的名字
queue_name = result.method.queue
# 绑定交换机和队列
channel.queue_bind(exchange='task2',
                   queue=queue_name,
                   routing_key="*.md")

def callbak(ch, method, properties, body):
    print(body.decode("utf8"))
# 有消息来临，立即执行callbak，从队列q1中取数据；没有消息则夯住，等待消息
channel.basic_consume(queue=queue_name, on_message_callback=callbak, auto_ack=True)
# 开始消费，接收消息
channel.start_consuming()

官方文档：http://rabbitmq.mr-ping.com/tutorials_with_python/[5]Topics.html

12.RPC远程过程调用

RPC远程过程调用，在计算机A上的进程，调用另外一台计算机B的进程，A上的进程被挂起，B上的被调用进程开始执行后，产生返回值给A，A继续执行。它是一个计算机通信协议。

RPC的关键不在于它是什么通信协议，重点在于可以通过RPC进行解耦服务。

应用：

一个电商的下单过程，涉及物流、支付、库存、红包等多个系统，多个系统又在多个服务器上，由不同的技术团队负责，整个下单过程，需要所有团队进行远程调用。

下单  { 库存>减少库存    
        支付>扣款    
        红包>减免红包    
        物流>生成订单}

python实现RPC

利用RabbitMQ构建一个RPC系统，包含了客户端和RPC服务器，依旧使用pika模块

Callback queue 回调队列

一个客户端向服务器发送请求，服务器端处理请求后，将其处理结果保存在一个存储体中。而客户端为了获得处理结果，那么客户在向服务器发送请求时，同时发送一个回调队列地址reply_to。

result = channel.queue_declare(queue="",exclusive=True)
callback_queue = result.method.queue

channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='rpc_queue',
                      properties=pika.BasicProperties(
                            reply_to = callback_queue,
                            ),
                      body=request)

Correlation id 关联标识

一个客户端可能会发送多个请求给服务器，当服务器处理完后，客户端无法辨别在回调队列中的响应具体和那个请求时对应的。为了处理这种情况，客户端在发送每个请求时，同时会附带一个独有correlation_id属性，这样客户端在回调队列中根据correlation_id字段的值就可以分辨此响应属于哪个请求。

客户端发送请求：某个应用将请求信息交给客户端，然后客户端发送RPC请求，在发送RPC请求到RPC请求队列时，客户端至少发送带有reply_to以及correlation_id两个属性的信息。

服务器端工作流： 等待接受客户端发来RPC请求，当请求出现的时候，服务器从RPC请求队列中取出请求，然后处理后，将响应发送到reply_to指定的回调队列中。

客户端接受处理结果： 客户端等待回调队列中出现响应，当响应出现时，它会根据响应中correlation_id字段的值，将其返回给对应的应用。

client.py

import pika
import uuid

class FibonacciRpcClient(object):
    def __init__(self):
        credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
        # 客户端启动时，创建回调队列，会开启会话用于发送RPC请求以及接受响应
        # 建立连接，指定服务器的ip地址
        self.connection = pika.BlockingConnection(
            pika.ConnectionParameters(host='localhost', credentials=credentials))
        # 建立一个会话，每个channel代表一个会话任务
        self.channel = self.connection.channel()

        # 声明回调队列，再次声明的原因是，服务器和客户端可能先后开启，该声明是幂等的，多次声明，但只生效一次
        # exclusive=True 参数是指只对首次声明它的连接可见
        # exclusive=True 会在连接断开的时候，自动删除
        result = self.channel.queue_declare(queue="", exclusive=True)
        # 将次队列指定为当前客户端的回调队列，用户接收服务端给客户端发送的信息
        self.callback_queue = result.method.queue
        # 客户端订阅回调队列，当回调队列中有响应时，调用`on_response`方法对响应进行处理;
        # 有消息来临，立即执行callbak，从队列on_response中取数据；没有消息则夯住，等待消息
        self.channel.basic_consume(queue=self.callback_queue, on_message_callback=self.on_response, auto_ack=True)

    # 对回调队列中的响应进行处理的函数
    def on_response(self, ch, method, props, body):
        if self.corr_id == props.correlation_id:
            self.response = body

    # 发出RPC请求
    # 例如这里服务端就是一场马拉松，跑完一段将棒交给下一个人，这个过程是发送rpc请求
    def call(self, n):
        # 初始化 response
        self.response = None
        # 生成correlation_id 关联标识，通过python的uuid库，生成全局唯一标识ID，保证时间空间唯一性
        self.corr_id = str(uuid.uuid4())
        # 发送RPC请求内容到RPC请求队列`task2`，同时发送的还有`reply_to`和`correlation_id`
        self.channel.basic_publish(exchange='',
                                   routing_key='main_queue',
                                   properties=pika.BasicProperties(
                                       reply_to=self.callback_queue,
                                       correlation_id=self.corr_id,
                                   ),
                                   body=str(n))
        while self.response is None:
            self.connection.process_data_events()
        return int(self.response)

# 建立客户端
fibonacci_rpc = FibonacciRpcClient()

# 发送RPC请求，丢进rpc队列，等待客户端处理完毕，给与响应
print("发送了请求sum(100)")
response = fibonacci_rpc.call(100)

print("得到远程结果响应%r" % response)

server.py

import pika

credentials = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
# 建立连接，服务器地址为localhost，也可指定ip地址
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(host='localhost',credentials=credentials))
# 建立会话
channel = connection.channel()
# 模拟一个进程，例如接力比赛
def sum(n):
    n+=100
    return n
# 对RPC请求队列中的请求进行处理

def on_request(ch, method, props, body):
    print(body,type(body))
    n = int(body)
    print(" 正在处理sum(%s)..." % n)
    # 调用数据处理方法
    response = sum(n)
    # 将处理结果(响应)发送到回调队列
    ch.basic_publish(exchange='',
                     # reply_to代表回复目标
                     routing_key=props.reply_to,
                     # correlation_id（关联标识）：用来将RPC的响应和请求关联起来。
                     properties=pika.BasicProperties(correlation_id= props.correlation_id),
                     body=str(response))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
    print(" 处理完成sum(%s)" % n)

# 负载均衡，同一时刻发送给该服务器的请求不超过一个
channel.basic_qos(prefetch_count=1)
channel.basic_consume(queue='main_queue',on_message_callback=on_request)
print("等待接收rpc请求")

#开始消费
channel.start_consuming()

参考：http://rabbitmq.mr-ping.com/
https://www.cnblogs.com/pyyu/p/10318053.html