一 消息中间件#
1.1 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。其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。
1.2 作用#
消息中间件几大主要作用如下:
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
1.3 消息中间件的两种模式#
1.3.1 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，直到他们被消费或超时。
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模式
1.3.2 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。
1.4 常用中间件介绍与对比#
Kafka是LinkedIn开源的分布式发布-订阅消息系统，目前归属于Apache定级项目。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。
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。
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。
二 RabbitMQ了解#
2.1 简介#
RabbitMQ是流行的开源消息队列系统。RabbitMQ是AMQP（高级消息队列协议）的标准实现。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。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。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。其主要特点如下:
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
2.2 概念#
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。其整体模型架构如下图所示:RabbitMQ 模型架构
我们先来看一个RabbitMQ的运转流程，稍后会对这个流程中所涉及到的一些概念进行详细的解释。
生产者:
(1)生产者连接到RabbitMQ Broker，建立一个连接( Connection)开启一个信道(Channel)
(2)生产者声明一个交换器，并设置相关属性，比如交换机类型、是否持久化等
(3)生产者声明一个队列井设置相关属性，比如是否排他、是否持久化、是否自动删除等
(4)生产者通过路由键将交换器和队列绑定起来
(5)生产者发送消息至RabbitMQ Broker，其中包含路由键、交换器等信息。
(6)相应的交换器根据接收到的路由键查找相匹配的队列。
(7)如果找到，则将从生产者发送过来的消息存入相应的队列中。
(8)如果没有找到，则根据生产者配置的属性选择丢弃还是回退给生产者
(9)关闭信道。
(10)关闭连接。'
消费者:
(1)消费者连接到RabbitMQ Broker ，建立一个连接(Connection)，开启一个信道(Channel) 。
(2)消费者向RabbitMQ Broker 请求消费相应队列中的消息，可能会设置相应的回调函数，
(3)等待RabbitMQ Broker 回应并投递相应队列中的消息，消费者接收消息。
(4)消费者确认(ack) 接收到的消息。
(5)RabbitMQ 从队列中删除相应己经被确认的消息。
(6)关闭信道。
(7)关闭连接。
2.2.1 信道
这里我们主要讨论两个问题：
为何要有信道?
主要原因还是在于TCP连接的"昂贵"性。无论是生产者还是消费者，都需要和RabbitMQ Broker 建立连接，这个连接就是一条TCP 连接。而操作系统对于TCP连接的创建与销毁是非常昂贵的开销。假设消费者要消费消息，并根据服务需求合理调度线程，若只进行TCP连接，那么当高并发的时候，每秒可能都有成千上万的TCP连接，不仅仅是对TCP连接的浪费，也很快会超过操作系统每秒所能建立连接的数量。如果能在一条TCP连接上操作，又能保证各个线程之间的私密性就完美了，于是信道的概念出现了。
信道为何?
信道是建立在Connection 之上的虚拟连接。当应用程序与Rabbit Broker建立TCP连接的时候，客户端紧接着可以创建一个AMQP 信道(Channel) ，每个信道都会被指派一个唯一的ID。RabbitMQ 处理的每条AMQP 指令都是通过信道完成的。信道就像电缆里的光纤束。一条电缆内含有许多光纤束，允许所有的连接通过多条光线束进行传输和接收。
2.2.2 生产者消费者
关于生产者消费者我们需要了解几个概念:
Producer:生产者，即消息投递者一方。
消息:消息一般分两个部分:消息体(payload)和标签。标签用来描述这条消息，如:一个交换器的名称或者一个路由Key，Rabbit通过解析标签来确定消息的去向，payload是消息内容可以使一个json，数组等等。
Consumer:消费者，就是接收消息的一方。消费者订阅RabbitMQ的队列，当消费者消费一条消息时，只是消费消息的消息体。在消息路由的过程中，会丢弃标签，存入到队列中的只有消息体。
Broker:消息中间件的服务节点。
2.2.3 队列、交换器、路由key、绑定
从RabbitMQ的运转流程我们可以知道生产者的消息是发布到交换器上的。而消费者则是从队列上获取消息的。那么消息到底是如何从交换器到队列的呢?我们先具体了解一下这几个概念。
Queue:队列，是RabbitMQ的内部对象，用于存储消息。RabbitMQ中消息只能存储在队列中。生产者投递消息到队列，消费者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(轮询)给多个消费者进行消费，而不是每个消费者都收到所有的消息进行消费。(注意：RabbitMQ不支持队列层面的广播消费，如果需要广播消费，可以采用一个交换器通过路由Key绑定多个队列，由多个消费者来订阅这些队列的方式。)
Exchange：交换器。在RabbitMQ中，生产者并非直接将消息投递到队列中。真实情况是，生产者将消息发送到Exchange(交换器)，由交换器将消息路由到一个或多个队列中。如果路由不到，或返回给生产者，或直接丢弃，或做其它处理。
RoutingKey:路由Key。生产者将消息发送给交换器的时候，一般会指定一个RoutingKey，用来指定这个消息的路由规则。这个路由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：RabbitMQ通过绑定将交换器和队列关联起来，在绑定的时候一般会指定一个绑定键，这样RabbitMQ就可以指定如何正确的路由到队列了。
从这里我们可以看到在RabbitMQ中交换器和队列实际上可以是一对多，也可以是多对多关系。交换器和队列就像我们关系数据库中的两张表。他们同归BindingKey做关联(多对多关系表)。在我们投递消息时，可以通过Exchange和RoutingKey(对应BindingKey)就可以找到相对应的队列。
RabbitMQ主要有四种类型的交换器:
fanout：扇形交换器，它会把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。如果使用扇形交换器，则不会匹配路由Key。
RabbitMQ Fanout交换器
direct:direct交换器，会把消息路由到RoutingKey与BindingKey完全匹配的队列中。
RabbitMQ direct交换器
topic:完全匹配BindingKey和RoutingKey的direct交换器 有些时候并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)λ，如"hs.rabbitmq.client"，"com.rabbit.client"等。
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)。
RabbitMQ topic交换器
如图:
· 路由键为" apple.rabbit.client" 的消息会同时路由到Queuel 和Queue2;
· 路由键为" orange.mq.client" 的消息只会路由到Queue2 中:
· 路由键为" apple.mq.demo" 的消息只会路由到Queue2 中:
· 路由键为" banana.rabbit.demo" 的消息只会路由到Que
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