本系列是「RabbitMQ實(shí)戰(zhàn)：高效部署分布式消息隊(duì)列」書(shū)籍的總結(jié)筆記。

創(chuàng)新互聯(lián)公司服務(wù)項(xiàng)目包括閬中網(wǎng)站建設(shè)、閬中網(wǎng)站制作、閬中網(wǎng)頁(yè)制作以及閬中網(wǎng)絡(luò)營(yíng)銷(xiāo)策劃等。多年來(lái)，我們專(zhuān)注于互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)，利用自身積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、行業(yè)經(jīng)驗(yàn)、深度合作伙伴關(guān)系等，向廣大中小型企業(yè)、政府機(jī)構(gòu)等提供互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的解決方案，閬中網(wǎng)站推廣取得了明顯的社會(huì)效益與經(jīng)濟(jì)效益。目前，我們服務(wù)的客戶(hù)以成都為中心已經(jīng)輻射到閬中省份的部分城市，未來(lái)相信會(huì)繼續(xù)擴(kuò)大服務(wù)區(qū)域并繼續(xù)獲得客戶(hù)的支持與信任！

上一篇介紹了各種場(chǎng)景下的最佳實(shí)踐，大部分場(chǎng)景可以使用「發(fā)后即忘」的模式，不需要響應(yīng)，如果需要響應(yīng)，可以使用RabbitMQ的RPC模型。

RabbitMQ以異步的方式解耦系統(tǒng)間的關(guān)系，調(diào)用者將業(yè)務(wù)請(qǐng)求發(fā)送到Rabbit服務(wù)器，就可以返回了，Rabbit會(huì)確保請(qǐng)求被正確處理，即使遇到網(wǎng)絡(luò)異常、Rabbit服務(wù)器崩潰、整個(gè)機(jī)房斷電等特殊場(chǎng)景，針對(duì)這些場(chǎng)景，Rabbit提供了各種機(jī)制確保其可用性。

本篇通過(guò)總結(jié)可能出現(xiàn)的特殊場(chǎng)景，對(duì)Rabbit提供的可用性保證進(jìn)行分析，學(xué)習(xí)它的實(shí)現(xiàn)方式，你會(huì)了解到：

• 總結(jié)異常場(chǎng)景
• 集群并處理失敗
• 連接丟失和故障轉(zhuǎn)移
• 主/備方式
• 跨機(jī)房復(fù)制

異常場(chǎng)景

在實(shí)際工作中，有很大一部分時(shí)間用在解決各種異常情況，比如針對(duì)用戶(hù)輸入的驗(yàn)證，JDK中提供的各種異常類(lèi)，網(wǎng)絡(luò)異常等，這些相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好解決。

Rabbit服務(wù)作為調(diào)用者和處理者的橋梁，至關(guān)重要，如果因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)異常、單臺(tái)服務(wù)器崩潰、機(jī)房癱瘓等原因?qū)е翿abbit服務(wù)不可用，會(huì)影響所有依賴(lài)的業(yè)務(wù)系統(tǒng)。

網(wǎng)絡(luò)異常

處理者和服務(wù)端是通過(guò)長(zhǎng)連接交互的，這樣可以將消息實(shí)時(shí)推送，網(wǎng)絡(luò)異常可能會(huì)導(dǎo)致長(zhǎng)連接斷開(kāi)，如果客戶(hù)端無(wú)法感知，處理者將接收不到任何消息，這種情況稱(chēng)為「連接丟失」。

通過(guò)捕獲連接異常，進(jìn)行重連，可以解決這種問(wèn)題，另外，Rabbit客戶(hù)端進(jìn)行了封裝，很容易處理這種問(wèn)題。

服務(wù)器崩潰

如果只有一臺(tái)服務(wù)器服務(wù)，服務(wù)器崩潰將導(dǎo)致服務(wù)不可用，一般會(huì)使用集群將多個(gè)服務(wù)器看成一個(gè)整體對(duì)外提供服務(wù)，這樣，單臺(tái)服務(wù)器崩潰不會(huì)影響整體的服務(wù)。

使用集群后，就要考慮一些問(wèn)題：

• 客戶(hù)端連接到哪臺(tái)服務(wù)器是隨機(jī)的，而一個(gè)隊(duì)列只會(huì)在某個(gè)服務(wù)器中，所以，每臺(tái)服務(wù)器都要保存隊(duì)列元數(shù)據(jù)（類(lèi)似索引），并且可從其他服務(wù)器獲取實(shí)際的隊(duì)列數(shù)據(jù)；
• 服務(wù)器崩潰，會(huì)導(dǎo)致非持久化的隊(duì)列、交換器丟失，客戶(hù)端端重連后，要再次進(jìn)行創(chuàng)建，但未消費(fèi)的消息將無(wú)法恢復(fù)；
• 如果隊(duì)列、交換器、消息等是持久化的，如何進(jìn)行恢復(fù)呢，Rabbit提供了幾種方式進(jìn)行處理，后面會(huì)詳細(xì)介紹；
• 訂閱者也需要重新建立連接，進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)；

機(jī)房癱瘓

如果考慮機(jī)房癱瘓，就要建多個(gè)數(shù)據(jù)中心，RabbitMQ提供了一種機(jī)制，可以方便地在不同數(shù)據(jù)中心的Rabbit間復(fù)制消息。

集群并處理失敗

RabbitMQ最優(yōu)秀的功能之一就是其內(nèi)建集群，主要用于完成2個(gè)目標(biāo)：

• 允許消費(fèi)者和生產(chǎn)者在Rabbit節(jié)點(diǎn)崩潰的情況下繼續(xù)運(yùn)行；
• 通過(guò)添加更多的節(jié)點(diǎn)線性擴(kuò)展消息通信的吞吐量；

集群架構(gòu)

RabbitMQ會(huì)始終記錄四種類(lèi)型的內(nèi)部元數(shù)據(jù)（類(lèi)似索引）：

• 隊(duì)列元數(shù)據(jù)：隊(duì)列名稱(chēng)和它的屬性；
• 交換器元數(shù)據(jù)：交換器名稱(chēng)、類(lèi)型和屬性；
• 綁定元數(shù)據(jù)：一張簡(jiǎn)單的表格展示了如何將消息路由到隊(duì)列；
• vhost元數(shù)據(jù)：為vhost內(nèi)的隊(duì)列、交換器和綁定提供命名空間和安全屬性；

當(dāng)引入集群時(shí)，就需要追蹤新的元數(shù)據(jù)類(lèi)型：集群節(jié)點(diǎn)位置，以及節(jié)點(diǎn)與已記錄的其他類(lèi)型元數(shù)據(jù)的關(guān)系。

不是每個(gè)節(jié)點(diǎn)都有所有隊(duì)列的完全拷貝，如果在集群中創(chuàng)建隊(duì)列，只會(huì)在單個(gè)節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建完整的隊(duì)列信息（元數(shù)據(jù)、狀態(tài)、內(nèi)容），所有其他節(jié)點(diǎn)只知道隊(duì)列的元數(shù)據(jù)和指向該隊(duì)列的節(jié)點(diǎn)指針。

如果節(jié)點(diǎn)崩潰了，附加在隊(duì)列上的消費(fèi)者也就無(wú)法接收新的消息了。可以讓消費(fèi)者重連到集群并重新創(chuàng)建隊(duì)列，這種做法僅當(dāng)隊(duì)列沒(méi)設(shè)置持久化時(shí)才可行，這是為了確保當(dāng)失敗的節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后加入集群，節(jié)點(diǎn)上的隊(duì)列消息不會(huì)丟失。

為什么不將隊(duì)列內(nèi)容和狀態(tài)復(fù)制到所有節(jié)點(diǎn)：第一，存儲(chǔ)空間，如果每個(gè)集群節(jié)點(diǎn)都擁有所有隊(duì)列的完全拷貝，添加新節(jié)點(diǎn)不會(huì)帶來(lái)更多存儲(chǔ)空間；第二，性能，消息的發(fā)布者需要將消息復(fù)制到每一個(gè)集群節(jié)點(diǎn)，對(duì)于持久化消息，網(wǎng)絡(luò)和磁盤(pán)復(fù)制都會(huì)增加。

而交換器只是一張查詢(xún)表，而非實(shí)際的消息路由器，因此將交換器在整個(gè)集群中進(jìn)行復(fù)制會(huì)更加簡(jiǎn)單

可以把每個(gè)隊(duì)列想象成節(jié)點(diǎn)上運(yùn)行的進(jìn)程，每個(gè)進(jìn)程擁有自己的進(jìn)程ID，交換器只是路由模式列表和匹配消息應(yīng)發(fā)往的隊(duì)列進(jìn)程ID列表。

每個(gè)Rabbit節(jié)點(diǎn)，要么是內(nèi)存節(jié)點(diǎn)，要么是磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)，單節(jié)點(diǎn)系統(tǒng)只運(yùn)行磁盤(pán)類(lèi)型的節(jié)點(diǎn)，在集群中，可以選擇配置部分節(jié)點(diǎn)為內(nèi)存節(jié)點(diǎn)。

在集群中聲明隊(duì)列、交換器或綁定的時(shí)候，這些操作直到所有集群節(jié)點(diǎn)都成功提交元數(shù)據(jù)變更后才返回。

RabbitMQ只要求集群中至少有一個(gè)磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)，如果只有一個(gè)磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)，剛好又崩潰了，集群可以繼續(xù)路由消息，但不能創(chuàng)建隊(duì)列、交換器、綁定、添加用戶(hù)、更改權(quán)限等操作。所以，建議設(shè)置兩個(gè)磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)，當(dāng)內(nèi)存節(jié)點(diǎn)重啟后，會(huì)連接到預(yù)先配置的磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)，下載當(dāng)前集群元數(shù)據(jù)拷貝，所以要將所有磁盤(pán)節(jié)點(diǎn)告訴內(nèi)存節(jié)點(diǎn)。

鏡像隊(duì)列

前面提到，隊(duì)列只會(huì)在集群中的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)崩潰后，隊(duì)列消息就會(huì)丟失，RabbitMQ2.6版本之后，提供了鏡像隊(duì)列，一旦主隊(duì)列不可用，從隊(duì)列將被選舉為新的主隊(duì)列。

對(duì)于鏡像隊(duì)列，除了將消息按照路由綁定規(guī)則投遞到合適的隊(duì)列，也會(huì)將消息投遞到鏡像隊(duì)列的從拷貝。

對(duì)于發(fā)送方確認(rèn)消息，Rabbit會(huì)在所有隊(duì)列和隊(duì)列的從拷貝安全地接收到消息時(shí)，才會(huì)通知發(fā)送方。

另外，使用鏡像隊(duì)列時(shí)，有一個(gè)問(wèn)題：如果主拷貝節(jié)點(diǎn)發(fā)送故障，從隊(duì)列會(huì)選舉Wie主隊(duì)列，所有該隊(duì)列的消費(fèi)者需要重新附加并監(jiān)聽(tīng)新的隊(duì)列主拷貝。對(duì)于通過(guò)故障節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接的消費(fèi)者，可以通過(guò)丟失到節(jié)點(diǎn)的TCP連接檢測(cè)到，但對(duì)于那些通過(guò)節(jié)點(diǎn)附加到鏡像隊(duì)列且正常運(yùn)行的消費(fèi)者將無(wú)法檢測(cè)到。

Rabbit通過(guò)給消費(fèi)者發(fā)送一個(gè)消費(fèi)者取消通知，告知不再附加在隊(duì)列主拷貝了，需要重新連接。

連接丟失和故障轉(zhuǎn)移

這一小節(jié)主要討論消費(fèi)者如何檢測(cè)連接丟失，并進(jìn)行重連操作。

處理到集群的重連有多重策略，比較好的一種方式是使用負(fù)載均衡，不僅可以減少應(yīng)用程序處理節(jié)點(diǎn)故障代碼的復(fù)雜性，又能確保在集群中連接的平均分配。

關(guān)于負(fù)載均衡，網(wǎng)上介紹的比較多了，這里就不再過(guò)多介紹了，主要看看如何感知故障，并進(jìn)行重連操作。

感知故障比較簡(jiǎn)單，當(dāng)長(zhǎng)連接斷開(kāi)時(shí)，會(huì)拋出異常，捕獲對(duì)應(yīng)的異常即可。

當(dāng)集群節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，應(yīng)用程序需要考慮：下一個(gè)該連向哪里？這個(gè)工作已經(jīng)交由負(fù)載均衡器決定。

關(guān)于重連處理，要考慮：

• 如果重連到新的服務(wù)器，信道以及其上的所有消費(fèi)循環(huán)都會(huì)失效，需要對(duì)他們進(jìn)行重建；
• 當(dāng)進(jìn)行重連時(shí)，所有的隊(duì)列、綁定有可能都不存在了，需要重新構(gòu)造隊(duì)列和綁定。

主/備方式

當(dāng)對(duì)可用性要求特別高時(shí)，不允許消息丟失，需要將隊(duì)列、交換器、消息設(shè)置成持久化，如果一個(gè)節(jié)點(diǎn)崩潰了，在恢復(fù)之前，將無(wú)法轉(zhuǎn)發(fā)消息，因?yàn)槟J(rèn)的群集架構(gòu)不允許在集群其他節(jié)點(diǎn)創(chuàng)建隊(duì)列，防止故障節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，歷史消息丟失。

可以通過(guò)構(gòu)建主/備機(jī)的獨(dú)立RabbitMQ，也就是warren模式，解決這個(gè)問(wèn)題。一個(gè)warren是指一對(duì)主/備獨(dú)立服務(wù)器，并前置一套負(fù)載均衡器來(lái)處理故障轉(zhuǎn)移。

主服務(wù)器和備用服務(wù)器之間沒(méi)有協(xié)作，只有當(dāng)主服務(wù)器崩潰時(shí)，備用服務(wù)器才會(huì)處理消息。可以保證，主節(jié)點(diǎn)故障后，通過(guò)備用節(jié)點(diǎn)重新創(chuàng)建隊(duì)列、交換器繼續(xù)服務(wù)，故障節(jié)點(diǎn)恢復(fù)后，可以繼續(xù)消費(fèi)主節(jié)點(diǎn)未消費(fèi)的消息。

跨機(jī)房復(fù)制

在只有一個(gè)數(shù)據(jù)中心的時(shí)候，RabbitMQ集群對(duì)于提升消息通信性能來(lái)說(shuō)是很棒的方案，但需要把消息從一個(gè)程序路由到另一個(gè)城市的時(shí)候，就比較麻煩了，可以通過(guò)Shovel解決。

Shovel是RabbitMQ的一個(gè)插件，可以使你能夠定義RabbitMQ上的隊(duì)列和另一個(gè)RabbitMQ上的交換器之間的復(fù)制關(guān)系。說(shuō)白了就是生產(chǎn)者和消費(fèi)者離得比較遠(yuǎn)。

通過(guò)在機(jī)房1創(chuàng)建一個(gè)新的隊(duì)列，用于接收網(wǎng)站發(fā)布的消息，然后讓shovel消費(fèi)這些消息并重新將消息通過(guò)WAN連接發(fā)布到機(jī)房2上的交換器。

這樣對(duì)于用戶(hù)來(lái)說(shuō)，只要發(fā)布到機(jī)房1的隊(duì)列即可返回，減少了響應(yīng)時(shí)間。機(jī)房1可以持續(xù)將消息發(fā)布到機(jī)房2上。

通過(guò)上面的介紹可以看到，保證高可用需要做很多工作，可以根據(jù)業(yè)務(wù)對(duì)可用性的要求，選擇不同的架構(gòu)方式。

下一篇重點(diǎn)介紹RabbitMQ管理界面和監(jiān)控。

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分享名稱(chēng)：RabbitMQ實(shí)戰(zhàn)：可用性分析和實(shí)現(xiàn)-創(chuàng)新互聯(lián)
文章起源：http://www.chinadenli.net/article8/dcsjop.html

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