RabbitMQ异步通信详解

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简介: RabbitMQ异步通信详解

 ♥️作者:小宋1021

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目录

初识MQ

同步调用

异步调用

技术选型

RabbitMQ

安装

收发消息

交换机

队列

绑定关系

发送消息

数据隔离

用户管理

virtual host


微服务一旦拆分,必然涉及到服务之间的相互调用,目前我们服务之间调用采用的都是基于OpenFeign的调用。这种调用中,调用者发起请求后需要等待服务提供者执行业务返回结果后,才能继续执行后面的业务。也就是说调用者在调用过程中处于阻塞状态,因此我们称这种调用方式为同步调用,也可以叫同步通讯。但在很多场景下,我们可能需要采用异步通讯的方式,为什么呢?

我们先来看看什么是同步通讯和异步通讯。如图:

image.gif 编辑

解读:

  • 同步通讯:就如同打视频电话,双方的交互都是实时的。因此同一时刻你只能跟一个人打视频电话。
  • 异步通讯:就如同发微信聊天,双方的交互不是实时的,你不需要立刻给对方回应。因此你可以多线操作,同时跟多人聊天。

两种方式各有优劣,打电话可以立即得到响应,但是你却不能跟多个人同时通话。发微信可以同时与多个人收发微信,但是往往响应会有延迟。

所以,如果我们的业务需要实时得到服务提供方的响应,则应该选择同步通讯(同步调用)。而如果我们追求更高的效率,并且不需要实时响应,则应该选择异步通讯(异步调用)。

初识MQ

同步调用

之前说过,我们现在基于OpenFeign的调用都属于是同步调用,那么这种方式存在哪些问题呢?

举个例子,我们以昨天留给大家作为作业的余额支付功能为例来分析,首先看下整个流程:

image.gif 编辑

目前我们采用的是基于OpenFeign的同步调用,也就是说业务执行流程是这样的:

  • 支付服务需要先调用用户服务完成余额扣减
  • 然后支付服务自己要更新支付流水单的状态
  • 然后支付服务调用交易服务,更新业务订单状态为已支付

三个步骤依次执行。

这其中就存在3个问题:

第一拓展性差

我们目前的业务相对简单,但是随着业务规模扩大,产品的功能也在不断完善。

在大多数电商业务中,用户支付成功后都会以短信或者其它方式通知用户,告知支付成功。假如后期产品经理提出这样新的需求,你怎么办?是不是要在上述业务中再加入通知用户的业务?

某些电商项目中,还会有积分或金币的概念。假如产品经理提出需求,用户支付成功后,给用户以积分奖励或者返还金币,你怎么办?是不是要在上述业务中再加入积分业务、返还金币业务?

。。。

最终你的支付业务会越来越臃肿:

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也就是说每次有新的需求,现有支付逻辑都要跟着变化,代码经常变动,不符合开闭原则,拓展性不好。

第二性能下降

由于我们采用了同步调用,调用者需要等待服务提供者执行完返回结果后,才能继续向下执行,也就是说每次远程调用,调用者都是阻塞等待状态。最终整个业务的响应时长就是每次远程调用的执行时长之和:

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假如每个微服务的执行时长都是50ms,则最终整个业务的耗时可能高达300ms,性能太差了。

第三,级联失败

由于我们是基于OpenFeign调用交易服务、通知服务。当交易服务、通知服务出现故障时,整个事务都会回滚,交易失败。

这其实就是同步调用的级联失败问题。

但是大家思考一下,我们假设用户余额充足,扣款已经成功,此时我们应该确保支付流水单更新为已支付,确保交易成功。毕竟收到手里的钱没道理再退回去吧。

因此,这里不能因为短信通知、更新订单状态失败而回滚整个事务。

综上,同步调用的方式存在下列问题:

  • 拓展性差
  • 性能下降
  • 级联失败

而要解决这些问题,我们就必须用异步调用的方式来代替同步调用

异步调用

异步调用方式其实就是基于消息通知的方式,一般包含三个角色:

  • 消息发送者:投递消息的人,就是原来的调用方
  • 消息Broker:管理、暂存、转发消息,你可以把它理解成微信服务器
  • 消息接收者:接收和处理消息的人,就是原来的服务提供方

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在异步调用中,发送者不再直接同步调用接收者的业务接口,而是发送一条消息投递给消息Broker。然后接收者根据自己的需求从消息Broker那里订阅消息。每当发送方发送消息后,接受者都能获取消息并处理。

这样,发送消息的人和接收消息的人就完全解耦了。

还是以余额支付业务为例:

image.gif 编辑

除了扣减余额、更新支付流水单状态以外,其它调用逻辑全部取消。而是改为发送一条消息到Broker。而相关的微服务都可以订阅消息通知,一旦消息到达Broker,则会分发给每一个订阅了的微服务,处理各自的业务。

假如产品经理提出了新的需求,比如要在支付成功后更新用户积分。支付代码完全不用变更,而仅仅是让积分服务也订阅消息即可:

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不管后期增加了多少消息订阅者,作为支付服务来讲,执行问扣减余额、更新支付流水状态后,发送消息即可。业务耗时仅仅是这三部分业务耗时,仅仅100ms,大大提高了业务性能。

另外,不管是交易服务、通知服务,还是积分服务,他们的业务与支付关联度低。现在采用了异步调用,解除了耦合,他们即便执行过程中出现了故障,也不会影响到支付服务。

综上,异步调用的优势包括:

  • 耦合度更低
  • 性能更好
  • 业务拓展性强
  • 故障隔离,避免级联失败

当然,异步通信也并非完美无缺,它存在下列缺点:

  • 完全依赖于Broker的可靠性、安全性和性能
  • 架构复杂,后期维护和调试麻烦

技术选型

消息Broker,目前常见的实现方案就是消息队列(MessageQueue),简称为MQ.

目比较常见的MQ实现:

  • ActiveMQ
  • RabbitMQ
  • RocketMQ
  • Kafka

几种常见MQ的对比:

RabbitMQ ActiveMQ RocketMQ Kafka
公司/社区 Rabbit Apache 阿里 Apache
开发语言 Erlang Java Java Scala&Java
协议支持 AMQP,XMPP,SMTP,STOMP OpenWire,STOMP,REST,XMPP,AMQP 自定义协议 自定义协议
可用性 一般
单机吞吐量 一般 非常高
消息延迟 微秒级 毫秒级 毫秒级 毫秒以内
消息可靠性 一般 一般

追求可用性:Kafka、 RocketMQ 、RabbitMQ

追求可靠性:RabbitMQ、RocketMQ

追求吞吐能力:RocketMQ、Kafka

追求消息低延迟:RabbitMQ、Kafka

据统计,目前国内消息队列使用最多的还是RabbitMQ,再加上其各方面都比较均衡,稳定性也好。

RabbitMQ

RabbitMQ是基于Erlang语言开发的开源消息通信中间件,官网地址:

https://www.rabbitmq.com/

接下来,我们就学习它的基本概念和基础用法。

安装

我们同样基于Docker来安装RabbitMQ,使用下面的命令即可:

docker run \

-e RABBITMQ_DEFAULT_USER=root\

-e RABBITMQ_DEFAULT_PASS=123321 \

-v mq-plugins:/plugins \

--name mq \

--hostname mq \

-p 15672:15672 \

-p 5672:5672 \

--network hm-net\

-d \

rabbitmq:3.8-management

记得要把network换成自己的。

如果拉取镜像困难的话,可以使用资料里给大家准备的镜像,利用docker load命令加载:

安装完成后,我们访问 http://101.201.74.55:15672即可看到管理控制台。首次访问需要登录,默认的用户名和密码在配置文件中已经指定了。

登录后即可看到管理控制台总览页面:

(注意:101.201.74.55是自己的虚拟机地址)

登陆页面:

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RabbitMQ对应的架构如图:

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其中包含几个概念:

  • publisher:生产者,也就是发送消息的一方
  • consumer:消费者,也就是消费消息的一方
  • queue:队列,存储消息。生产者投递的消息会暂存在消息队列中,等待消费者处理
  • exchange:交换机,负责消息路由。生产者发送的消息由交换机决定投递到哪个队列。
  • virtual host:虚拟主机,起到数据隔离的作用。每个虚拟主机相互独立,有各自的exchange、queue

上述这些东西都可以在RabbitMQ的管理控制台来管理

收发消息

交换机

我们打开Exchanges选项卡,可以看到已经存在很多交换机:

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我们点击任意交换机,即可进入交换机详情页面。仍然会利用控制台中的publish message 发送一条消息:

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这里是由控制台模拟了生产者发送的消息。由于没有消费者存在,最终消息丢失了,这样说明交换机没有存储消息的能力。

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可以看到消息确实发送了。

队列

我们打开Queues选项卡,新建一个队列:

image.gif 编辑命名为hello.queue1

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再以相同的方式,创建一个队列,密码为hello.queue2,最终队列列表如下:

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此时,我们再次向amq.fanout交换机发送一条消息。会发现消息依然没有到达队列!!

怎么回事呢?

发送到交换机的消息,只会路由到与其绑定的队列,因此仅仅创建队列是不够的,我们还需要将其与交换机绑定。

绑定关系

点击Exchanges选项卡,点击amq.fanout交换机,进入交换机详情页,然后点击Bindings菜单,在表单中填写要绑定的队列名称:

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相同的方式,将hello.queue2也绑定到改交换机。

最终,绑定结果如下:

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发送消息

再次回到exchange页面,找到刚刚绑定的amq.fanout,点击进入详情页,再次发送一条消息:

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回到Queues页面,可以发现hello.queue中已经有一条消息了:

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点击队列名称,进入详情页,查看队列详情,这次我们点击get message:

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这个时候如果有消费者监听了MQ的hello.queue1hello.queue2队列,自然就能接收到消息了。

数据隔离

用户管理

点击Admin选项卡,首先会看到RabbitMQ控制台的用户管理界面:

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这里的用户都是RabbitMQ的管理或运维人员。目前只有安装RabbitMQ时添加的itheima这个用户。仔细观察用户表格中的字段,如下:

  • Nameitheima,也就是用户名
  • Tagsadministrator,说明itheima用户是超级管理员,拥有所有权限
  • Can access virtual host/,可以访问的virtual host,这里的/是默认的virtual host

对于小型企业而言,出于成本考虑,我们通常只会搭建一套MQ集群,公司内的多个不同项目同时使用。这个时候为了避免互相干扰, 我们会利用virtual host的隔离特性,将不同项目隔离。一般会做两件事情:

  • 给每个项目创建独立的运维账号,将管理权限分离。
  • 给每个项目创建不同的virtual host,将每个项目的数据隔离。

比如,我们给创建一个新的用户,命名为hmall

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你会发现此时hmall用户没有任何virtual host的访问权限:

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别急,接下来我们就来授权。

virtual host

我们先退出登录: image.gif 编辑

切换到刚刚创建的hmall用户登录,然后点击Virtual Hosts菜单,进入virtual host管理页:

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可以看到目前只有一个默认的virtual host,名字为 /

我们可以给项目创建一个单独的virtual host,而不是使用默认的/

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创建完成后如图:

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由于我们是登录hmall账户后创建的virtual host,因此回到users菜单,你会发现当前用户已经具备了对/hmall这个virtual host的访问权限了:

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此时,点击页面右上角的virtual host下拉菜单,切换virtual host/hmall

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然后再次查看queues选项卡,会发现之前的队列已经看不到了:

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这就是基于virtual host 的隔离效果。

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