RabbitMQ常见问题

2023-10-27

一、RabbitMQ如何保证消息不丢失？

这是面试时最喜欢问的问题，其实这是个所有MQ的一个共性的问题，大致的解决思路也是差不多的，但是针对不同的MQ产品会有不同的解决方案。而RabbitMQ 设计之处就是针对企业内部系统之间进行调用设计的，所以他的消息可靠性是比较高的。

1、哪些环节会有丢消息的可能？

我们考虑一个通用的MQ场景：

其中，1，2，4三个场景都是跨网络的，而跨网络就肯定会有丢消息的可能。然后关于3这个环节，通常MQ存盘时都会先写入操作系统的缓存page cache中，然后再由操作系统异步的将消息写入硬盘。这个中间有个时间差，就可能会造成消息丢失。如果服务挂了，缓存中还没有来得及写入硬盘的消息就会丢失。这也是任何用户态的应用程序无法避免的。对于任何MQ产品，都应该从这四个方面来考虑数据的安全性。那我们看看用RabbitMQ时要如何解决这个问题。

2、RabbitMQ消息零丢失方案

1》生产者保证消息正确发送到RibbitMQ

对于单个数据，可以使用生产者确认机制。通过多次确认的方式，保证生产者的消息能够正确的发送到RabbitMQ中。RabbitMQ的生产者确认机制分为同步确认和异步确认。同步确认主要是通过在生产者端使用Channel.waitForConfirmsOrDie()指定一个等待确认的完成时间。异步确认机制则是通过channel.addConfirmListener(ConfirmCallback var1,ConfirmCallback var2)在生产者端注入两个回调确认函数。第一个函数是在生产者发送消息时调用，第二个函数则是生产者收到Broker的消息确认请求时调用。两个函数需要通过sequenceNumber自行完成消息的前后对应。sequenceNumber的生成方式需要通过channel的序列获取。

int sequenceNumber = channel.getNextPublishSeqNo();
在RabbitMQ中，另外还有一种手动事务的方式，可以保证消息正确发送。

手动事务机制主要有几个关键的方法：

channel.txSelect() 开启事务；

channel.txCommit() 提交事务；

channel.txRollback() 回滚事务；

用这几个方法来进行事务管理。但是这种方式需要手动控制事务逻辑，并且手动事务会对channel产生阻塞，造成吞吐量下降

2》 RabbitMQ消息存盘不丢消息

这个在RabbitMQ中比较好处理，对于Classic经典队列，直接将队列声明成为持久化队列即可。而新增的Quorum队列和Stream队列，都是明显的持久化队列，能更好的保证服务端消息不会丢失。

3》 RabbitMQ 主从消息同步时不丢消息

这涉及到RabbitMQ的集群架构。首先他的普通集群模式，消息是分散存储的，不会主动进行消息同步了，是有可能丢失消息的。而镜像模式集群，数据会主动在集群各个节点当中同步，这时丢失消息的概率不会太高。另外，启用Federation联邦机制，给包含重要消息的队列建立一个远端备份，也是一个不错的选择。

4》 RabbitMQ消费者不丢失消息

RabbitMQ在消费消息时可以指定是自动应答，还是手动应答。如果是自动应答模式，消费者会在完成业务处理后自动进行应答，而如果消费者的业务逻辑抛出异常，RabbitMQ会将消息进行重试，这样是不会丢失消息的，但是有可能会造成消息一直重复消费。将RabbitMQ的应答模式设定为手动应答可以提高消息消费的可靠性。另外这个应答模式在SpringBoot集成案例中，也可以在配置文件中通过属性spring.rabbitmq.listener.simple.acknowledge-mode 进行指定。可以设定AUTO 自动应答； MANUAL 手动应答；NONE 不应答；其中这个NONE不应答，就是不启动应答机制，RabbitMQ只管往消费者推送消息后，就不再重复推送消息了，相当于RocketMQ的sendoneway，这样效率更高，但是显然会有丢消息的可能。

最后，任何用户态的应用程序都无法保证绝对的数据安全，所以，备份与恢复的方案也需要考虑到。

二、如何保证消息幂等？

1、RabbitMQ的自动重试功能：

当消费者消费消息处理业务逻辑时，如果抛出异常，或者不向RabbitMQ返回响应，默认情况下，RabbitMQ会无限次数的重复进行消息消费。处理幂等问题，首先要设定RabbitMQ的重试次数。在SpringBoot集成RabbitMQ时，可以在配置文件中指定spring.rabbitmq.listener.simple.retry开头
的一系列属性，来制定重试策略。然后，需要在业务上处理幂等问题。处理幂等问题的关键是要给每个消息一个唯一的标识。在SpringBoot框架集成RabbitMQ后，可以给每个消息指定一个全局唯一的MessageID，在消费者端针对MessageID做幂等性判断。关键代码：

channel.basicConsume(queueName, false, new DefaultConsumer(channel) {
@Override
public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope
envelope,
BasicProperties properties, byte[]
body)
throws IOException {
long deliveryTag = envelope.getDeliveryTag();
channel.basicAck(deliveryTag, false);
}
});
channel.basicConsume(queueName, true, myconsumer);

要注意下这里用的message要是org.springframework.amqp.core.Message在原生API当中，也是支持MessageId的。当然，在实际工作中，最好还是能够添加一个具有业务意义的数据作为唯一键会更好，这样能更好的防止重复消费问题对业务的影响。比如，针对订单消息，那就用订单ID来做唯一键。在RabbitMQ中，消息的头部就是一个很好的携带数据的地方。

//发送者指定ID字段
Message message2 =
MessageBuilder.withBody(message.getBytes()).setMessageId(UUID.randomUUID().
toString()).build();
rabbitTemplate.send(message2);
//消费者获取MessageID，自己做幂等性判断
@RabbitListener(queues = "fanout_email_queue")
public void process(Message message) throws Exception {
// 获取消息Id
String messageId = message.getMessageProperties().getMessageId();
...
}

// ==== 发送消息时，携带sequenceNumber和orderNo
AMQP.BasicProperties.Builder builder = new AMQP.BasicProperties.Builder();
builder.deliveryMode(MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN.getDeliveryMod
e());
builder.priority(MessageProperties.PERSISTENT_TEXT_PLAIN.getPriority());
//携带消息ID
builder.messageId(""+channel.getNextPublishSeqNo());
Map<String, Object> headers = new HashMap<>();
//携带订单号
headers.put("order", "123");
builder.headers(headers);
channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, builder.build(),
message.getBytes("UTF-8"));
// ==== 接收消息时，拿到sequenceNumber
Consumer myconsumer = new DefaultConsumer(channel) {
@Override
public void handleDelivery(String consumerTag, Envelope
envelope,
BasicProperties properties, byte[] body)
throws IOException {
//获取消息ID
System.out.println("messageId:"+properties.getMessageId());
//获取订单ID

三、如何保证消息的顺序？

某些场景下，需要保证消息的消费顺序，例如一个下单过程，需要先完成扣款，然后扣减库存，然后通知快递发货，这个顺序不能乱。如果每个步骤都通过消息进行异步通知的话，这一组消息就必须保证他们的消费顺序是一致的。
在RabbitMQ当中，针对消息顺序的设计其实是比较弱的。唯一比较好的策略就是单队列+单消息推送。即一组有序消息，只发到一个队列中，利用队列的FIFO特性保证消息在队列内顺序不会乱。但是，显然，这是以极度消耗性能作为代价的，在实际适应过程中，应该尽量避免这种场景。
然后在消费者进行消费时，保证只有一个消费者，同时指定prefetch属性为1，即每次RabbitMQ都只往客户端推送一个消息。像这样：而在多队列情况下，如何保证消息的顺序性，目前使用RabbitMQ的话，还没有比较好的解决方案。在使用时，应该尽量避免这种情况。

四、关于RabbitMQ的数据堆积问题

RabbitMQ一直以来都有一个缺点，就是对于消息堆积问题的处理不好。当RabbitMQ中有大量消息堆积时，整体性能会严重下降。而目前新推出的Quorum队列以及Stream队列，目的就在于解决这个核心问题。但是这两种队列的稳定性和周边生态都还不够完善，因此，在使用RabbitMQ时，还是要非常注意消息堆积的问题。尽量让消息的消费速度和生产速度保持一致。

properties.getHeaders().forEach((key,value)->
System.out.println("key: "+key +"; value: "+value));
// (process the message components here ...)
//消息处理完后，进行答复。答复过的消息，服务器就不会再次转发。
//没有答复过的消息，服务器会一直不停转发。
channel.basicAck(deliveryTag, false);
}
};
channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, myconsumer);

spring.rabbitmq.listener.simple.prefetch=11

而如果确实出现了消息堆积比较严重的场景，就需要从数据流转的各个环节综合考虑，设计适合的解决方案。

首先在消息生产者端：

对于生产者端，最明显的方式自然是降低消息生产的速度。但是，生产者端产生消息的速度通常是跟业务息息相关的，一般情况下不太好直接优化。但是可以选择尽量多采用批量消息的方式，降低IO频率。

然后在RabbitMQ服务端：
从前面的分享中也能看出，RabbitMQ本身其实也在着力于提高服务端的消息堆积能力。对于消息堆积严重的队列，可以预先添加懒加载机制，或者创建Sharding分片队列，这些措施都有助于优化服务端的消息堆积能力。另外，尝试使用Stream队列，也能很好的提高服务端的消息堆积能力。

接下来在消息消费者端：
要提升消费速度最直接的方式，就是增加消费者数量了。尤其当消费端的服务出现问题，已经有大量消息堆积时。这时，可以尽量多的申请机器，部署消费端应用，争取在最短的时间内消费掉积压的消息。但是这种方式需要注意对其他组件的性能压力。对于单个消费者端，可以通过配置提升消费者端的吞吐量。例如灵活配置这几个参数，能够在一定程度上调整每个消费者实例的吞吐量，减少消息堆积数量。当确实遇到紧急状况，来不及调整消费者端时，可以紧急上线一个消费者组，专门用来将消息快速转录。保存到数据库或者Redis，然后再慢慢进行处理。

五、RabbitMQ的备份与恢复

文档地址： https://www.rabbitmq.com/backup.html
# 单次推送消息数量
spring.rabbitmq.listener.simple.prefetch=1
# 消费者的消费线程数量
spring.rabbitmq.listener.simple.concurrency=5

RabbitMQ有一个data目录会保存分配到该节点上的所有消息。我们的实验环境中，默认是在/var/lib/rabbitmq/mnesia目录下这个目录里面的备份分为两个部分，一个是元数据(定义结构的数据)，一个是消息存储目录。对于元数据，可以在Web管理页面通过json文件直接导出或导入。而对于消息，可以手动进行备份恢复其实对于消息，由于MQ的特性，是不建议进行备份恢复的。而RabbitMQ如果要进行数据备份恢复，也非常简单。

首先，要保证要恢复的RabbitMQ中已经有了全部的元数据，这个可以通过上一步的json文件来恢复。然后，备份过程必须要先停止应用。如果是针对镜像集群，还需要把整个集群全部停止。最后，在RabbitMQ的数据目录中，有按virtual hosts组织的文件夹。你只需要按照虚拟主机，将整个文件夹复制到新的服务中即可。持久化消息和非持久化消息都会一起备份。我们实验环境的默认目录是/var/lib/rabbitmq/mnesia/rabbit@worker2/msg_stores/vhosts

六、总结

基于MQ的事件驱动机制，给庞大的互联网应用带来了不一样的方向。MQ的异步、解耦、削峰三大功能特点在很多业务场景下都能带来极大的性能提升，在日常工作过程中，应该尝试总结这些设计的思想。虽然MQ的功能，说起来比较简单，但是随着MQ的应用逐渐深化，所需要解决的问题也更深入。对各种细化问题的挖掘程度，很大程度上决定了开发团队能不能真正Hold得住MQ产品。

通常面向互联网的应用场景，更加注重MQ的吞吐量，需要将消息尽快的保存下来，再供后端慢慢消费。

而针对企业内部的应用场景，更加注重MQ的数据安全性，在复杂多变的业务场景下，每一个消息都需要有更加严格的安全保障。

而在当今互联网，Kafka是第一个场景的不二代表，但是他会丢失消息的特性，让kafka的使用场景比较局限。

RabbitMQ作为一个老牌产品，是第二个场景最有力的代表。当然，随着互联网应用不端成熟，也不断有其他更全能的产品冒出来，比如阿里的RocketMQ以及雅虎的Pulsar。但是不管未来MQ领域会是什么样子，RabbitMQ依然是目前企业级最为经典也最为重要的一个产品。他的功能最为全面，周边生态也非常成熟，并且RabbitMQ有庞大的Spring社区支持，本身也在吸收其他产品的各种优点，持续进化，所以未来RabbitMQ的重要性也会更加凸显。

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