SpringBoot基于RabbitMQ实现消息可靠性

简介: SpringBoot基于RabbitMQ实现消息可靠性

1. ☃️概述


消息从发送到消费者接收 会经历的过程如下:


丢失消息的可能性

  • 发送时丢失:
  • 生产者发送的消息未送达exchange
  • 消息到达exchange后未到达queue
  • MQ宕机,queue将消息丢失
  • consumer接收到消息后未消费就宕机

针对这些问题,RabbitMQ分别给出了解决方案

  • 生产者确认机制
  • mq持久化
  • 消费者确认机制
  • 失败重试机制


2. ☃️生产者消息确认


2.1 ❄️❄️概述

RabbitMQ 提供了 publisher confirm 机制来避免消息发送到 MQ 过程中丢失。这种机制必须给每个消息指定一个唯一ID。消息发送到MQ以后,会返回一个结果给发送者,表示消息是否处理成功。

返回结果有两种方式:

  • publisher-confirm,发送者确认
  • 消息成功投递到交换机,返回ack
  • 消息未投递到交换机,返回nack
  • publisher-return,发送者回执
  • 消息投递到交换机了,但是没有路由到队列。返回ACK,及路由失败原因。


2.2 ❄️❄️实战

⛷️⛷️⛷️2.2.1 修改配置

spring:
  rabbitmq:
    publisher-confirm-type: correlated
    publisher-returns: true
    template:
      mandatory: true

配置说明:

  • publish-confirm-type:开启publisher-confirm,这里支持两种类型:
  • simple:同步等待confirm结果,直到超时
  • correlated:异步回调,定义ConfirmCallback,MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallback
  • publish-returns:开启publish-return功能,同样是基于callback机制,不过是定义ReturnCallback
  • template.mandatory:定义消息路由失败时的策略。true,则调用ReturnCallback;false:则直接丢弃消息

⛷️⛷️⛷️2.2.2 定义 Return 回调


每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback,因此需要在项目加载时配置:

修改publisher服务,添加一个:

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        // 获取RabbitTemplate
        RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
        // 设置ReturnCallback
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
            // 投递失败,记录日志
            log.info("消息发送失败,应答码{},原因{},交换机{},路由键{},消息{}",
                     replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
            // 如果有业务需要,可以重发消息
        });
    }
}


⛷️⛷️⛷️2.2.3 定义ConfirmCallback

ConfirmCallback 可以在发送消息时指定,因为每个业务处理 confirm 成功或失败的逻辑不一定相同。

public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
    // 1.消息体
    String message = "hello, spring amqp!";
    // 2.全局唯一的消息ID,需要封装到 CorrelationData 中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    // 3.添加callback
    correlationData.getFuture().addCallback(
        result -> {
            if(result.isAck()){
                // 3.1.ack,消息成功
                log.debug("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());
            }else{
                // 3.2.nack,消息失败
                log.error("消息发送失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), result.getReason());
            }
        },
        ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
    );
    // 4.发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("task.direct", "task", message, correlationData);
    // 休眠一会儿,等待ack回执
    //Thread.sleep(20);
}


3. ☃️消息持久化


生产者确认可以确保消息投递到 RabbitMQ 的队列中,但是消息发送到 RabbitMQ 以后,如果突然宕机,也可能导致消息丢失。

要想确保消息在RabbitMQ中安全保存,必须开启消息持久化机制。

  • 交换机持久化
  • 队列持久化
  • 消息持久化

3.1 ❄️❄️交换机持久化

@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
    // 三个参数:①交换机名称、②是否持久化、③当没有queue与其绑定时是否自动删除
    return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}

事实上,默认情况下,由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的。


3.2 ❄️❄️队列持久化

@Bean
public Queue simpleQueue(){
    // 使用QueueBuilder构建队列,durable就是持久化的
    return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}

事实上,默认情况下,由SpringAMQP声明的队列都是持久化的。


3.3 ❄️❄️消息持久化


默认情况下,SpringAMQP 交换机 队列 以及发出的任何消息都是持久化的,不用特意指定。


4. ☃️消费者消息确认


RabbitMQ 是 阅后即焚 机制,RabbitMQ 确认消息被消费者消费后会立刻删除。

而 RabbitMQ 是通过 消费者回执 来确认消费者是否成功处理消息的:消费者获取消息后,应该向 RabbitMQ 发送 ACK 回执,表明自己已经处理消息。

设想这样的场景:

  • 1)RabbitMQ投递消息给消费者
  • 2)消费者获取消息后,返回ACK给RabbitMQ
  • 3)RabbitMQ删除消息
  • 4)消费者宕机,消息尚未处理

这样,消息就丢失了。因此消费者返回ACK的时机非常重要。


4.1 ❄️❄️三种确认模式


而 SpringAMQP 则允许配置三种确认模式:

•manual:手动ack,需要在业务代码结束后,调用api发送ack。

•auto:自动ack,由spring监测listener代码是否出现异常,没有异常则返回ack;抛出异常则返回nack。

•none:关闭ack,MQ假定消费者获取消息后会成功处理,因此消息投递后立即被删除(存在丢失消息的风险)。

由此可知:

  • none 模式下,消息投递是不可靠的,可能丢失
  • auto 模式类似事务机制,出现异常时返回nack,消息回滚到mq;没有异常,返回ack
  • manual:自己根据业务情况,判断什么时候该ack

一般,我们都是使用默认的 auto 即可。

相关配置

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        #acknowledge-mode: none # 关闭ack
        #acknowledge-mode: manual  # 手动ack
        acknowledge-mode: auto # 自动ack


4.2 ❄️❄️消息失败重试机制


当消费者出现异常后,消息会不断 requeue(重入队)到队列,再重新发送给消费者,然后再次异常,再次 requeue,无限循环,导致mq的消息处理飙升,带来不必要的压力:怎么办呢?


⛷️⛷️⛷️4.2.1 本地重试机制

我们可以利用 Spring 的 retry 机制,在消费者出现异常时利用 本地重试,而不是无限制的 requeue 到 mq 队列。

修改 consumer 服务的 application.yml 文件,添加内容:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        retry:
          enabled: true # 开启消费者失败重试
          initial-interval: 1000 # 初始的失败等待时长为1秒
          multiplier: 1 # 失败的等待时长倍数,下次等待时长 = multiplier * last-interval
          max-attempts: 3 # 最大重试次数
          stateless: true # true无状态;false有状态。如果业务中包含事务,这里改为false

重启consumer服务,重复之前的测试。可以发现:

  • 在重试3次后,SpringAMQP 会抛出异常 AmqpRejectAndDontRequeueException,说明本地重试触发了。
  • 查看 RabbitMQ 控制台,发现消息被删除了,说明最后 SpringAMQP 返回的是ack,mq删除消息了。

结论

  • 开启本地重试时,消息处理过程中抛出异常,不会 requeue 到队列,而是在消费者本地重试
  • 重试达到最大次数后,Spring 会返回 ack,消息会被丢弃。


4.2.2 ⛷️⛷️⛷️失败策略


在之前的测试中,达到最大重试次数后,消息会被丢弃,这是由 Spring 内部机制决定的。

在开启重试模式后,重试次数耗尽,如果消息依然失败,则需要有 MessageRecovery 接口来处理,它包含三种不同的实现:

  • RejectAndDontRequeueRecoverer:重试耗尽后,直接 reject,丢弃消息。默认就是这种方式
  • ImmediateRequeueMessageRecoverer:重试耗尽后,返回 nack,消息重新入队
  • RepublishMessageRecoverer:重试耗尽后,将失败消息投递到指定的交换机

比较优雅的一种处理方案是RepublishMessageRecoverer,失败后将消息投递到一个指定的,专门存放异常消息的队列,后续由人工集中处理。

1)在consumer服务中定义处理失败消息的交换机和队列

2)定义一个RepublishMessageRecoverer,关联队列和交换机

代码如下

@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
    @Bean //  处理失败消息的交换机
    public DirectExchange errorMessageExchange(){
        return new DirectExchange("error.direct");
    }
    @Bean //  处理失败消息的队列
    public Queue errorQueue(){
        return new Queue("error.queue", true);
    }
    @Bean
    public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
        return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
    }
    @Bean
    public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
    }
}

其实 我们在生产中会指定死信交换机来处理失败的消息


5. ☃️总结


如何确保RabbitMQ消息的可靠性?

  • 开启生产者确认机制,确保生产者的消息能到达队列
  • 开启持久化功能,确保消息未消费前在队列中不会丢失
  • 开启消费者确认机制为auto,由spring确认消息处理成功后完成ack
  • 开启消费者失败重试机制,并设置MessageRecoverer,多次重试失败后将消息投递到异常交换机,交由人工处理
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