RabbitMQ如何保证消息可靠性

目录

1、RabbitMQ消息丢失的可能性

1.1 生产者消息丢失场景

1.2 MQ导致消息丢失

1.3 消费者丢失

2、如何保证生产者消息的可靠性

2.1 生产者重试机制

2.2 生产者确认机制

2.3 实现生产者确认

2.3.1 配置yml开启生产者确认

2.3.2 定义ReturnCallback

2.3.3 定义ConfirmCallback

3、MQ消息可靠性

3.1 Exchange交换机持久化

3.2 Queues队列持久化

3.3 消息的持久化

3.4 LazyQueue

4、消费者的可靠性

4.1 消费者确认机制

4.1.1首先我们来测试一下acknowledge-mode: none不做处理的场景：

4.1.2 测试acknowledge-mode: auto自动处理情况下

4.1.2.1 消费者抛出消息异常

4.1.2.2 消费者抛出业务异常

5、消费者失败重试机制

5.1 消费者失败重试机制

5.2 失败处理策略

1、RabbitMQ消息丢失的可能性

如下图是消息从生产者到消费者的关系图。通过图片我们可以分析，消息从生产者，MQ，消费者这三个环节任一个都有可能丢失。那么下面我们就从这三点进行分析。

1.1 生产者消息丢失场景

• 生产者发送消息时连接MQ失败

• 生产发生消息到达MQ后未找到Exchange

• 生产者发送消息到达MQ的 Exchange 后，未找到合适的 Queue

• 消息到达MQ后，处理消息的进程发生异常

1.2 MQ导致消息丢失

• 消息到达MQ，保存到队列后，尚未消费就突然宕机

1.3 消费者丢失

• 消息接收后尚未处理突然宕机

• 消息接收后处理过程中抛出异常

综上，我们要解决消息丢失问题，保证MQ的可靠性，就必须从3个方面入手：

• 确保生产者一定把消息发送到MQ

• 确保MQ不会将消息弄丢

• 确保消费者一定要处理消息

2、如何保证生产者消息的可靠性

2.1 生产者重试机制

生产者发送消息时，出现了网络故障，导致与MQ的连接中断。为了解决这个问题，SpringAMQP提供的消息发送时的重试机制。当 RabbitTemplate与MQ连接超时后，多次重试。

我们可以在生产者对应的yml配置中配置：

spring:
rabbitmq:
 connection-timeout: 1s # 设置MQ的连接超时时间
 template:
  retry:
   enabled: true # 开启超时重试机制
   initial-interval: 1000ms # 失败后的初始等待时间
   multiplier: 2 # 失败后下次的等待时长倍数，下次等待时长 = initial-interval *multiplier
   max-attempts: 3 # 最大重试次数

我这边故意把URL地址写错：

spring:
  rabbitmq:
    host: 601.204.203.40

我们可以发现总共重试了3次。如图所示：

但是SpringAMQP提供的重试机制是阻塞式的重试，也就是说多次重试等待的过程中，当前线程是被阻塞的。如果对于业务性能有要求，建议禁用重试机制。

2.2 生产者确认机制

其实一般我们生产者与MQ网络连接比较稳定，所以基本上不用考虑第一种场景。但是还有一些到达MQ之后可能会丢失的场景，比如：

• 生产者发送的消息到达MQ没有找到Exchange

• 生产者发送的消息到达MQ找到Exchange，但是没有找到Queue

• MQ内部处理消息进程异常

基于上面几种情况，RabbitMQ提供了生产者消息确认机制，包括 Publisher Confirm 和 Publisher Return 两种。在开启确认机制的情况下，当生产者发送消息给MQ后，MQ会根据消息处理的情况返回不同的回执。具体主要有以下几种情况：

• 当消息发送到MQ上，但是路由失败了，会返回会通过Publisher Return返回返回信息。同时会返回ack确认信息，表示投递成功。

• 当非持久化消息发送到MQ上，并且入队成功，会返回ACK确认信息，表示投递成功。

• 当持久化消息发送到MQ上，入队成功并且持久化到磁盘，会返回ACK确认信息，表示投递成功。

• 其它情况都会返回NACK，告知投递失败

其中 ack 和 nack 属于Publisher Confirm机制， ack 是投递成功； nack 是投递失败。而 return 则属于Publisher Return机制。默认情况，这两种都是关闭的，需要通过配置开启。

2.3 实现生产者确认

2.3.1 配置yml开启生产者确认

我们在生产者对应yml配置中加入

spring:
rabbitmq:
 publisher-confirm-type: correlated # 开启publisher confirm机制，并设置confirm类型
 publisher-returns: true # 开启publisher return机制

其中publisher-confirm-type一共有三种模式：

• none ：关闭confirm机制

• simple ：同步阻塞等待MQ的回执

• correlated ：MQ异步回调返回回执

一般我们都是开启correlated模式。

2.3.2 定义ReturnCallback

每个 RabbitTemplate 只能配置一个 ReturnCallback，我们可以定义一个配置类统一配置。下面我们在生产者中定义配置类ReturnsCallbackConfig：

package com.chenwen.producer.config;
​
import lombok.AllArgsConstructor;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.ReturnedMessage;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
​
import javax.annotation.PostConstruct;
​
@Slf4j
@AllArgsConstructor
@Configuration
public class ReturnsCallbackConfig {
    private final RabbitTemplate rabbitTemplate;
​
    @PostConstruct
    public void init(){
        rabbitTemplate.setReturnsCallback(new RabbitTemplate.ReturnsCallback() {
            @Override
            public void returnedMessage(ReturnedMessage returned) {
                log.error("触发return callback,");
                log.debug("交换机exchange: {}", returned.getExchange());
                log.debug("路由键routingKey: {}", returned.getRoutingKey());
                log.debug("message: {}", returned.getMessage());
                log.debug("replyCode: {}", returned.getReplyCode());
                log.debug("replyText: {}", returned.getReplyText());
            }
        });
    }
}

2.3.3 定义ConfirmCallback

因为每个消息处理逻辑不同，所以我们需要每个消息单独定义ConfirmCallback。其实简单来说，就是是在调用RabbitTemplate中的convertAndSend方法时，多传递一个参数CorrelationData。

CorrelationData中包含两个核心的东西：

• id ：消息的唯一标示，MQ对不同的消息的回执以此做判断，避免混淆

• SettableListenableFuture ：回执结果的Future对象

将来MQ的回执就会通过这个 Future 来返回，我们可以提前给 CorrelationData 中的 Future 添加回调函数来处理消息回执：

下面我们定义一个测试生产者ConfirmCallback方法：

@Test
    void testProducerConfirmCallback() throws InterruptedException {
        // 创建CorrelationData
        CorrelationData cd = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
       cd.getFuture().addCallback(new ListenableFutureCallback<CorrelationData.Confirm>() {
           @Override
           public void onFailure(Throwable ex) {
               log.error("消息回调失败", ex);
           }
​
           @Override
           public void onSuccess(CorrelationData.Confirm result) {
               log.info("收到confirm callback回执");
               if (result.isAck()) {
                   log.info("消息发送成功，收到ack");
               } else {
                   // 消息发送失败
                   log.error("消息发送失败，收到nack， 原因：{}", result.getReason());
               }
           }
       });
        rabbitTemplate.convertAndSend("test.queue", "chenwen", "hello", cd);
    }

rabbitTemplate.convertAndSend("test.direct", "chenwen1", "hello", cd);

目前存在交换机test.direct，并且正确的路由键是chenwen。首先我这边故意将路由键我写错成chenwen1。执行测试方法，通过控制台日志可以看到，路由失败后，会通过Publisher Return返回异常信息，并且会返回ACK。

我们修改成功正确的路由键chenwen，执行测试方法，可以看不会返回Publisher Return信息，只返回了ACK。

注意：

开启生产者确认模式比较消耗MQ性能，一般不建议开启。我们分析一下几种场景：

• 路由失败：这个其实是人为因素。由于我们编程错误导致的。

• 交换机名称错误：同样是编程错误导致

• MQ内部故障：这种需要处理，但概率往往较低。所以一般只有对消息可靠性极高的场景才需要开启，这种的我们只需要开启Publisher Confirm模式通过处理nack就可以。

3、MQ消息可靠性

MQ的可靠性，其实就是当消息到达MQ，还没有被消费者消费，MQ就由于某些情况出现重启，导致的消息丢失。主要是这几个方面：

• 交换机Exchange持久化

• 队列Queue持久化

• 消息本身的持久化

下面我们就以控制台展示的为例子：

3.1 Exchange交换机持久化

Durability 就是表示设置交换机持久化的参数， Durable 就是持久化模式， Transient 就是临时模式。

3.2 Queues队列持久化

同样队列持久化可以在控制台Queues那边设置，根据Durability设置，Durable 就是持久化模式， Transient 就是临时模式。

3.3 消息的持久化

根据Delivery mode参数设置成2，就是持久化。

注意：如果开启消息持久化，并且也开启了生产者确认模式。需要等消息持久化到磁盘，才会发送ACK回执，来保证消息的可靠性。

不过出于性能考虑，为了减少IO次数，发送到MQ的消息并不是逐条持久化的，而是每隔一段时间批量持久化。一般间隔在100毫秒左右，这就会导致ACK有一定的延迟，因此建议生产者确认全部采用异步方式。

3.4 LazyQueue

在默认的情况下，生产者发送消息是存放在内存中，以提高收发消息的效率。但是由于某些情况会导致消息堆积。比如：

• 消费者消费者宕机或出现网络故障

• 生产者生产消息过快，超过了消费者处理消息的能力

• 消费者处理业务发生了堵塞

一旦消息堆积，会导致占用的内存越来越大，直到触发内存预警。此时的RabbitMQ会将内存上的消息持久化到磁盘中。这个行为成为PageOut 。 PageOut会耗费一段时间，并且会阻塞队列进程。所以此时RabbitMQ不会再处理新的消息，生产者的所有的请求都会被阻塞。

RabbitMQ为了解决这个问题，从3.6.0版本开始，就增加了Lazy Queues的模式，也就是惰性队列。惰性队列的特性主要有如下：

• 接收到消息后直接存入磁盘而非内存

• 消费者要消费消息时才会从磁盘中读取并加载到内存（也就是懒加载）

• 支持数百万条的消息存储

而在3.12版本之后，LazyQueue已经成为所有队列的默认格式。因此官方推荐升级MQ为3.12版本或者所有队列都设置为LazyQueue模式。

4、消费者的可靠性

当RabbitMQ向消费者投递消息的时候，可能由于某些因素会导致消息丢失，比如：

• 消息的投递过程中出现网络故障

• 消费者接受到消息后突然宕机

• 消息者已经接受到消息了，但是由于消费者处理报错导致异常

• ...............

一旦发生上面几种情况，都会导致消息丢失。那我RabbitMQ肯定需要知道消费者处理消息的状态，如果失败了，可以再次进行投递。下面我们就来学习一下消费者如何进行消息确认机制的。

4.1 消费者确认机制

消费者处理消息之后，应该向RabbitMQ发送一个回执。告知RabbitMQ自己的消息处理状态。主要有三个：

• ack：处理消息成功，RabbitMQ从队列中把消息删除

• nack：处理消息失败，RabbitMQ需要重新投递消息

• reject：消息处理失败并拒绝该消息，并且RabbitMQ会从队列中删除该消息

一般我们可以使用try catch 成功即返回ack，失败返回nack。但是SpringAMQP帮我们实现了，我们只需要通过配置对应acknowledge-mode参数即可实现。主要有三种模式：

• none：不处理。即消息投递给消费者后立刻ack，消息会立刻从MQ删除，这种不建议使用

• manual：手动模式。需要自己在业务代码中调用api，发送 ack 或 reject ，存在业务入侵，但更灵活

• auto：自动模式。SpringAMQP利用AOP切面对我们方法进行环绕增强。正常执行返回ack，失败则根据异常返回nack或者reject

  • 如果是业务异常，会自动返回 nack;

  • 如果是消息处理或校验异常，自动返回 reject ;

spring:
rabbitmq:
 listener:
  simple:
   acknowledge-mode: none # 不做处理

4.1.1首先我们来测试一下acknowledge-mode: none不做处理的场景：

我们先向队列test.queue里面发送一条消息，可以看到test.queue队列现在有一条消息。

消费者这边去监听这个消息，对应代码如下：

@Slf4j
@Component
public class ConsumeMqListener {
    @RabbitListener(queues = "test.queue")
    public void listenWorkQueue2(String msg) throws InterruptedException {
        log.info("spring 消费者接收到消息：【" + msg + "】");
        if (true) {
            throw new MessageConversionException("测试没有开启消费者确认");
        }
        log.info("消息处理完成");
    }
}

dubug断点，还未抛出异常之前，此时我们先去刷下一下UI控制台页面，可以看到test.queue的一条消息已经不存在了。

4.1.2 测试acknowledge-mode: auto自动处理情况下

4.1.2.1 消费者抛出消息异常

现在我们在异常点打上断点，然后看看UI后台消息的状态，我们看到现在消息状态变成了Unacked。

断点执行完之后，我们看到此时UI页面的消息数量为0。说明抛出MessageConversionException异常，是将消息直接reject的。

4.1.2.2 消费者抛出业务异常

我们将消费者内部逻辑抛出RuntimeException异常，在抛出异常之前打上断点，然后观察看UI页面的消息状态也是为Unacked状态。

异常抛出之后我们去看UI页面队列中消息的状态又回到了Ready状态了，这样就可以确保消费者业务异常之后，消息还能够再次投递

5、消费者失败重试机制

5.1 消费者失败重试机制

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。如果消费者再次执行依然出错，消息会再次requeue到队列，再次投递，直到消息处理成功为止。极端情况就是消费者一直无法执行成功，那么消息requeue就会无限循环，导致mq的消息处理飙升，带来不必要的压力。为了解决这个问题，Spring又提供了消费者重试机制：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。

在消费者的application.yml配置下面参数：

spring:
rabbitmq:
 listener:
  simple:
   retry:
    enabled: true # 开启消费者失败重试
    initial-interval: 1000ms # 初识的失败等待时长为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

可以看到：

• 消费者在消息失败之后消息没有重新回到队列，而是在本地重试了三次

• 在本地重试三次以后，抛出了 AmqpRejectAndDontRequeueException 异常。我们查看UI页面看到消息被删除了，说明返回的消息回执是reject。

5.2 失败处理策略

我们可以看到，当失败重试3次，消息会被从队列中删除。这样对于一些要求消息可靠性比较高的情况下，肯定是不符合的。因此Spring有提供了失败处理的策略。这个策略是由 MessageRecovery 接口来定义的，它有3个不同实现：

• RejectAndDontRequeueRecoverer：重试次数耗尽之后，返回reject。直接将消息丢弃，这个是默认模式

• 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

最好的策略是RepublishMessageRecoverer，重试次数耗尽之后，将消息投递到指定的交换机中，后续由人工来处理。下面我们就来演示一下这个场景，我们在消费者服务这边新增配置类ErrorConfiguration，声明交换机和队列，并绑定：

package com.chenwen.consumer.config;
​
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.core.Binding;
import org.springframework.amqp.core.BindingBuilder;
import org.springframework.amqp.core.DirectExchange;
import org.springframework.amqp.core.Queue;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.MessageRecoverer;
import org.springframework.amqp.rabbit.retry.RepublishMessageRecoverer;
import org.springframework.boot.autoconfigure.condition.ConditionalOnProperty;
import org.springframework.context.annotation.Bean;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;
​
@Slf4j
@Configuration
@ConditionalOnProperty(name = "spring.rabbitmq.listener.simple.retry.enabled", havingValue = "true")
public class ErrorConfiguration {
​
​
    @Bean
    public DirectExchange errorExchange(){
        return new DirectExchange("error.direct");
    }
​
    @Bean
    public Queue errorQueue(){
        return new Queue("error.queue");
    }
​
    @Bean
    public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorExchange){
        return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorExchange).with("error");
    }
​
    @Bean
    public MessageRecoverer messageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
        log.debug("加载RepublishMessageRecoverer");
        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
    }
}

​

可以看到，当重试3次数耗尽之后，会将MQ信息放在error.queue队列中，此时error.queue队列多了一条数据，后续我们人为去处理，或者单独使用一个监听去处理。

文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-829666.html

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