RabbitMQ配置负载均衡的意义及RabbitMQ集群是否可以随意使用

Posted 2022-03-08

说明
构建RabbitMQ集群来确保可用性和性能只是保障弹性消息通信基础架构的一半，另一半则是编写当集群节点发生故障时知道如何重连到集群的应用程序。
处理到集群的重连有多种策略，这篇wiki所关注的这种是使用负载均衡来处理节点的选择。
使用负载均衡的意义
通过使用负载均衡，不仅可以减少应用程序处理节点故障代码的复杂性，又能确保在集群中连接的平均分布。
但是即便使用了负载均衡，编写处理节点故障的应用程序也要比建立到集群的连接复杂的多，应用程序需要准备好重新创建交换器和队列以应对初始节点故障。
为Rabbit做负载均衡
当为RabbitMQ添加负载均衡时，集群节点就作为负载均衡背后的服务器，而生产者和消费者就是客户了。应用程序只需要知道负载均衡器的ip（或域名），负载均衡就会以最小的连接负载透明地将客户端连接到集群节点。
如果想要为集群增强性能，则无须更改应用程序，只需要新增rabbit节点并挂到负载均衡上即可，无须修改应用程序。
如果没有负载均衡的话，应用程序就不得不对每一个集群节点的IP做手工配置，同时也不得不自行处理集群节点的选择和故障服务器检测。由于每个应用程序需要自行选择节点，因此你就无法在集群内将负载平均分配。
通过将负载均衡放置在Rabbit集群的前端，就可以让负载均衡器自行处理节点选择（轮询或者最小连接、rabbit节点挂掉后自行摘除）。

N多生产者和消费者会被负载均衡器以某种算法把请求打到后端rabbit节点上。
连接丢失和故障转移
当集群节点出现故障时，应用程序必须要做出决定：下一个该连向哪里？为了能有效回答这个问题，你必须在事情发生前就有所准备。优雅地处理节点故障需要思维的转变。
集群并不意味着可以完全避免rabbit相关的所有问题，而是意味着当某节点出现故障时保证整个集群是可用的。
所以，首先需要退一步思考一下，在编写代码前可以做怎样的假设：
(1) 如果我重新连接到新的服务器，那么我的信道以及以上的所有消费循环会怎样呢？ 答：它们都将失效，所以程序必须对它们进行重建。
(2) 当程序进行重连时，能否假设所有的交换器、队列和绑定仍然存在于集群之中？能否重连之后立即开始从队列消费呢？答案是否定的。不能假设队列和绑定可以从节点故障中恢复。必须假定在消费的所有队列都附加在该节点之上------并且已不复存在。（咱们的RabbitMQ集群都是开启了镜像队列功能的，消息和队列不会丢失，所以这一条可以不用考虑。）
从上面两个例子可以得出结论，当故障集群中某一节点发生故障时，任何人都无法对集群的状态做任何假定。虽然RabbitMQ集群可以让你重连到新节点上，但你不能做任何假设。
从某种角度而言，你应该总是将故障转移视为连接到了一个完全无关的RabbitMQ服务器，而不是有着共享状态的集群节点。因此，不论节点故障什么时候发生，在检测到故障并进行重连之后的首要任务就是构造交换器、队列和绑定，以便应用程序的运作。
重连示例（python）
未添加集群感知的消费者主体

① conn_broker = pika.BlockingConnection(conn_params)
?
② channel = conn_broker.channel()
③ channel.exchange_declare(exchange="cluster_test",
????????????????????????type="direct",
????????????????????????auto_delete=False)
channel.queue_declare(queue="cluster_test",
????????????????????????auto_delete=False)
channel.queue_bind(queue="cluster_test",
????????????????????exchange="cluster_test",
????????????????????routing_key="cluster_test")
?
print("Ready for testing!")
④channel.basic_consume(msg_rcvd,
????????????????????????queue="cluster_test",
????????????????????????no_ack=False,
????????????????????????consumer_tag="cluster_test")
channel.start_consuming()
?
###
在①处，你使用已经构造好的参数来连接服务器。你建立了信道②，并开始声明③交换器、队列和绑定（消息通信结构）。在消息通信结构构造完成之后，你创建了④消费订阅（由msg_rcvd函数提供），并开始消费消息。这时，如果遇到了节点故障，那么程序就会由于未处理的异常而崩溃。这时因为代码不知道在连接发生错误发起重连。但是从哪里开始呢？主要代码块中的哪部分需要在故障后重新运行呢？答案是整个代码都需要。如果你假设消息通信结构的任何部分都无法从节点故障中恢复的话，那么久需要在每次错误发生的时候运行整个代码块。记住这一点，然后重写主代码块，那么就会像下面的代码这样。

添加集群感知的消费者主体

while True:
????try:
????????conn_broker = pika.BlockingConnection(conn_params)
?
????????channel = conn_broker.channel()
????????channel.exchange_declare(exchange="cluster_test",
????????????????????????????????type="direct",
????????????????????????????????auto_delete=False)
????????channel.queue_declare(queue="cluster_test",
????????????????????????????????auto_delete=False)
????????channel.queue_bind(queue="cluster_test",
????????????????????????????exchange="cluster_test",
????????????????????????????routing_key="cluster_test")
print("Ready for testing!")
channel.basic_consume(msg_rcvd,
????????????????????????queue="cluster_test",
????????????????????????no_ack=False,
????????????????????????consumer_tag="cluster_test")
channel.start_consuming()
except Exception, e:
????traceback.print_exc()
?
###
通过将主代码块放入try...except块中，你就可以检测连接故障，消费者也不会因此而崩溃。在该示例中，会捕获所有的错误并将它们打印到屏幕上。生产的应用，“except Exception, e”这部分里的代码应该是设置重连的。

集群感知的消费者代码
到目前为止，在我们从应用程序的角度讨论集群节点故障时，我们反复说明应用程序连接的是节点。
你也许会做这样的假设：只要应用程序连接的那个节点没有崩溃，那么就没什么好担心的了。这并非完全正确。
如果你记得队列在集群环境下的运作方式的话，就会注意到它们只存在于某一个节点上。由于在开始消费的时候，应用程序并不知道队列在哪个节点上，因此应用程序很有可能连接到了集群中的A节点但却从B节点的队列上消费消息。所以，当B节点发生故障时会发生什么呢？虽然应用程序不会遭受连接错误，但是消费的那个队列却已不复存在，此时消费者会收到通知。在pika中，这种通知的表现为消费代码抛出异常，这会被异常处理代码捕获，然后重连并重建通信结构。
将所有这些结合起来，消费者代码就会如下所示：

import sys, json, pika, traceback
?
def msg_rcvd(channel, method, header, body):
????message = json.loads(body)
????print("Received: %(content)s/%s(timd)d" % message)
????channel.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
?
if __name__ == "__main__":
????AMQP_SERVER = sys.argv[1]
????AMQP_PORT = int(sys.argv[2])
?
????creds_broker = pika.PlainCredentials("guest", "guest")
????conn_params = pika.ConnectionParameters(AMQP_SERVER,
????????????????????????????????????????????port=AMQP_PORT,
????????????????????????????????????????????virtual_host="/",
????????????????????????????????????????????credentials=creds_broker)
?
????while True:
????????try:
????????????conn_broker = pika.BlockingConnection(conn_params)
?
????????????channel = conn_broker.channel()
????????????channel.exchange_declare(exchange="cluster_test",
????????????????????????????????????type="direct",
????????????????????????????????????auto_delete=False)
????????????channel.queue_declare(queue="cluster_test",
????????????????????????????????????auto_delete=False)
????????????channel.queue_bind(queue="cluster_test",
????????????????????????????????exchange="cluster_test",
????????????????????????????????routing_key="cluster_test")
????print("Ready for testing!")
????channel.basic_consume(msg_rcvd,
????????????????????????????queue="cluster_test",
????????????????????????????no_ack=False,
????????????????????????????consumer_tag="cluster_test")
????channel.start_consuming()
????except Exception, e:
????????traceback.print_exc()

如上所见，将消费者应用转换为集群感知的并不困难，只需要对在节点发生故障时RabbitMQ内部运作有所了解，并将那些应对措施融入到代码之中。
生产者应用也需要添加对应的集群感知代码。
不使用负载均衡时需要注意的事
有些模块可能不适合使用负载均衡，适合把所有的rabbit节点的ip配置上，它自己就实现断线重连了。
如果是这种情况，一定得注意这个连接rabbit的模块是实现了负载均衡策略的，比如配置为”[‘1.1.1.1‘,‘2.2.2.2‘,‘3.3.3.3‘]“，那模块第一次连接1.1.1.1，第二次连接2.2.2.2，第三次连接3.3.3.3，不能总摁着一个连，这样对第一台机器的压力很有影响。
总结
比较推荐的使用方法是：拥有一个完整的RabbitMQ集群、配置一套高可用的负载均衡器以及兼容集群的消费者和生产者（能在集群节点发生故障时保持通信）。
RabbitMQ集群只是构建快速恢复的消息通信基础架构的一半，另一半取决于应用程序。应用程序可以在面对集群节点故障时快速恢复：通过重新连接新的节点并重建通信结构以使得程序继续运行。
同样重要的是，可以设置并使用负载均衡来确定哪个集群节点有故障，同时在应用程序重连时智能地路由到新的节点。
这些技术和RabbitMQ集群相结合，才能带来更健壮的消息通信基础架构而不会受到故障影响，也不会让应用程序停顿。
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