熟悉RabbitMQ与AMQP协议

RabbitMQ与AMQP协议详解

1. 消息队列的简介

RabbitMQ采用Erlang语言开发。Erlang语言由Ericson设计，专门为开发concurrent和distribution系统的一种语言，在电信领域使用广泛。OTP（Open Telecom Platform）作为Erlang语言的一部分，包含了很多基于Erlang开发的中间件／库／工具，如mnesia／SASL，极大方便了Erlang应用的开发。OTP就类似于Python语言中众多的module，用户借助这些module可以很方便的开发应用。
2. AMQP messaging 中的基本概念



Broker: 接收和分发消息的应用，RabbitMQ Server就是Message Broker。
Virtual host: 出于多租户和安全因素设计的，把AMQP的基本组件划分到一个虚拟的分组中，类似于网络中的namespace概念。当多个不同的用户使用同一个RabbitMQ server提供的服务时，可以划分出多个vhost，每个用户在自己的vhost创建exchange／queue等。
Connection: publisher／consumer和broker之间的TCP连接。断开连接的操作只会在client端进行，Broker不会断开连接，除非出现网络故障或broker服务出现问题。
Channel: 如果每一次访问RabbitMQ都建立一个Connection，在消息量大的时候建立TCP Connection的开销将是巨大的，效率也较低。Channel是在connection内部建立的逻辑连接，如果应用程序支持多线程，通常每个thread创建单独的channel进行通讯，AMQP method包含了channel id帮助客户端和message broker识别channel，所以channel之间是完全隔离的。Channel作为轻量级的Connection极大减少了操作系统建立TCP connection的开销。
Exchange: message到达broker的第一站，根据分发规则，匹配查询表中的routing key，分发消息到queue中去。常用的类型有：direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout (multicast)。
Queue: 消息最终被送到这里等待consumer取走。一个message可以被同时拷贝到多个queue中。
Binding: exchange和queue之间的虚拟连接，binding中可以包含routing key。Binding信息被保存到exchange中的查询表中，用于message的分发依据。
3. 典型的“生产／消费”消息模型



生产者发送消息到broker server（RabbitMQ）。在Broker内部，用户创建Exchange／Queue，通过Binding规则将两者联系在一起。Exchange分发消息，根据类型／binding的不同分发策略有区别。消息最后来到Queue中，等待消费者取走。
4. Exchange类型
Exchange有多种类型，最常用的是Direct／Fanout／Topic三种类型。
Direct



Message中的“routing key”如果和Binding中的“binding key”一致， Direct exchange则将message发到对应的queue中。
Fanout



每个发到Fanout类型Exchange的message都会分到所有绑定的queue上去。
Topic



根据routing key，及通配规则，Topic exchange将分发到目标queue中。
Routing key中可以包含两种通配符，类似于正则表达式：

“#”通配任何零个或多个word
“*”通配任何单个word

交换机和交换机类型

交换机是用来发送消息的AMQP实体。交换机拿到一个消息之后将它路由给一个或零个队列。它使用哪种路由算法是由交换机类型和被称作绑定（bindings）的规则所决定的。AMQP 0-9-1的代理提供了四种交换机

Name（交换机类型）	Default pre-declared names（预声明的默认名称）
Direct exchange（直连交换机）	(Empty string) and amq.direct
Fanout exchange（扇型交换机）	amq.fanout
Topic exchange（主题交换机）	amq.topic
Headers exchange（头交换机）	amq.match (and amq.headers in RabbitMQ)

除交换机类型外，在声明交换机时还可以附带许多其他的属性，其中最重要的几个分别是：Name
Durability （消息代理重启后，交换机是否还存在）
Auto-delete （当所有与之绑定的消息队列都完成了对此交换机的使用后，删掉它）
Arguments（依赖代理本身）
交换机可以有两个状态：持久（durable）、暂存（transient）。持久化的交换机会在消息代理（broker）重启后依旧存在，而暂存的交换机则不会（它们需要在代理再次上线后重新被声明）。然而并不是所有的应用场景都需要持久化的交换机。

默认交换机

默认交换机（default exchange）实际上是一个由消息代理预先声明好的没有名字（名字为空字符串）的直连交换机（direct exchange）。它有一个特殊的属性使得它对于简单应用特别有用处：那就是每个新建队列（queue）都会自动绑定到默认交换机上，绑定的路由键（routing key）名称与队列名称相同。举个栗子：当你声明了一个名为"search-indexing-online"的队列，AMQP代理会自动将其绑定到默认交换机上，绑定（binding）的路由键名称也是为"search-indexing-online"。因此，当携带着名为"search-indexing-online"的路由键的消息被发送到默认交换机的时候，此消息会被默认交换机路由至名为"search-indexing-online"的队列中。换句话说，默认交换机看起来貌似能够直接将消息投递给队列，尽管技术上并没有做相关的操作。

直连交换机

直连型交换机（direct exchange）是根据消息携带的路由键（routing key）将消息投递给对应队列的。直连交换机用来处理消息的单播路由（unicast routing）（尽管它也可以处理多播路由）。下边介绍它是如何工作的：将一个队列绑定到某个交换机上，同时赋予该绑定一个路由键（routing key）
当一个携带着路由键为

R

的消息被发送给直连交换机时，交换机会把它路由给绑定值同样为

R

的队列。
直连交换机经常用来循环分发任务给多个工作者（workers）。当这样做的时候，我们需要明白一点，在AMQP 0-9-1中，消息的负载均衡是发生在消费者（consumer）之间的，而不是队列（queue）之间。直连型交换机图例：

扇型交换机

扇型交换机（funout exchange）将消息路由给绑定到它身上的所有队列，而不理会绑定的路由键。如果N个队列绑定到某个扇型交换机上，当有消息发送给此扇型交换机时，交换机会将消息的拷贝分别发送给这所有的N个队列。扇型用来交换机处理消息的广播路由（broadcast routing）。因为扇型交换机投递消息的拷贝到所有绑定到它的队列，所以他的应用案例都极其相似：大规模多用户在线（MMO）游戏可以使用它来处理排行榜更新等全局事件
体育新闻网站可以用它来近乎实时地将比分更新分发给移动客户端
分发系统使用它来广播各种状态和配置更新
在群聊的时候，它被用来分发消息给参与群聊的用户。（AMQP没有内置presence的概念，因此XMPP可能会是个更好的选择）
扇型交换机图例：

主题交换机

主题交换机（topic exchanges）通过对消息的路由键和队列到交换机的绑定模式之间的匹配，将消息路由给一个或多个队列。主题交换机经常用来实现各种分发/订阅模式及其变种。主题交换机通常用来实现消息的多播路由（multicast routing）。主题交换机拥有非常广泛的用户案例。无论何时，当一个问题涉及到那些想要有针对性的选择需要接收消息的 多消费者/多应用（multiple consumers/applications） 的时候，主题交换机都可以被列入考虑范围。使用案例：分发有关于特定地理位置的数据，例如销售点
由多个工作者（workers）完成的后台任务，每个工作者负责处理某些特定的任务
股票价格更新（以及其他类型的金融数据更新）
涉及到分类或者标签的新闻更新（例如，针对特定的运动项目或者队伍）
云端的不同种类服务的协调
分布式架构/基于系统的软件封装，其中每个构建者仅能处理一个特定的架构或者系统。