消息队列rabbitmq/kafka

12.1 rabbitMQ

1. 你了解的消息队列

rabbitmq是一个消息代理,它接收和转发消息,可以理解为是生活的邮局。
你可以将邮件放在邮箱里,你可以确定有邮递员会发送邮件给收件人。
概括:
rabbitmq是接收,存储,转发数据的。
官方教程:http://www.rabbitmq.com/tutorials/tutorial-one-python.html

消息(Message)是指在应用间传送的数据。消息可以非常简单,比如只包含文本字符串,也可以更复杂,可能包含嵌入对象。

消息队列(Message Queue)是一种应用间的通信方式,消息发送后可以立即返回,由消息系统来确保消息的可靠传递。消息发布者只管把消息发布到 MQ 中而不用管谁来取,消息使用者只管从 MQ 中取消息而不管是谁发布的。这样发布者和使用者都不用知道对方的存在。

2. 公司在什么情况下会用消息队列?

1.电商订单

想必同学们都点过外卖,点击下单后的业务逻辑可能包括:检查库存、生成单据、发红包、短信通知等,如果这些业务同步执行,完成下单率会非常低,如发红包,短信通知等不必要的流程,异步执行即可。

此时使用MQ,可以在核心流程(扣减库存、生成订单记录)等完成后发送消息到MQ,快速结束本次流程。消费者拉取MQ消息时,发现红包、短信等消息时,再进行处理。

场景:双11是购物狂节,用户下单后,订单系统需要通知库存系统,传统的做法就是订单系统调用库存系统的接口

这种做法有一个缺点:

  • 当库存系统出现故障时,订单就会失败。(这样马云将少赚好多好多钱钱。。。。)
  • 订单系统和库存系统高耦合.

引入消息队列

  • 订单系统:用户下单后,订单系统完成持久化处理,将消息写入消息队列,返回用户订单下单成功。
  • 库存系统:订阅下单的消息,获取下单消息,进行库操作。 就算库存系统出现故障,消息队列也能保证消息的可靠投递,不会导致消息丢失(马云这下高兴了,钞票快快的来呀~~).

2.秒杀活动

流量削峰一般在秒杀活动中应用广泛 场景:秒杀活动,一般会因为流量过大,导致应用挂掉,为了解决这个问题,一般在应用前端加入消息队列。 作用: 1.可以控制活动人数,超过此一定阀值的订单直接丢弃(怪不得我一次秒杀都没抢到过。。。。。wtf???)

2.可以缓解短时间的高流量压垮应用(应用程序按自己的最大处理能力获取订单)

3.用户的请求,服务器接收到之后,写入消息队列,超过定义的阈值就直接丢弃请求,或者跳转错误页面。

4.业务系统取出队列中的消息,再做后续处理。

3. rabbitMQ安装

rabbitmq-server服务端

1.下载centos源
wget -O /etc/yum.repos.d/CentOS-Base.repo   http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/centos7_base.repo
2.下载epel源
wget -O /etc/yum.repos.d/epel.repo http://mirrors.cloud.tencent.com/repo/epel-7.repo
3.清空yum缓存并且生成新的yum缓存
yum clean all
yum makecache
4.安装erlang
   $ yum -y install erlang
5.安装RabbitMQ
   $ yum -y install rabbitmq-server
6.启动(无用户名密码):
    systemctl start/stop/restart/status rabbitmq-server
​

设置rabbitmq账号密码,以及角色权限设置

# 设置新用户yugo 密码123
sudo rabbitmqctl add_user yugo 123
​
# 设置用户为administrator角色
sudo rabbitmqctl set_user_tags yugo administrator
​
# 设置权限,允许对所有的队列都有权限
sudo rabbitmqctl set_permissions -p "/" yugo ".*" ".*" ".*"
​
#重启服务生效设置
service rabbitmq-server start/stop/restart

rabbitmq相关命令

// 新建用户
rabbitmqctl add_user {用户名} {密码}
​
// 设置权限
rabbitmqctl set_user_tags {用户名} {权限}
​
// 查看用户列表
rabbitmqctl list_users
​
// 为用户授权
添加 Virtual Hosts :    
rabbitmqctl add_vhost <vhost>    
​
// 删除用户
rabbitmqctl delete_user Username
​
// 修改用户的密码
rabbitmqctl change_password Username Newpassword
    
// 删除 Virtual Hosts :    
rabbitmqctl delete_vhost <vhost>    
    
// 添加 Users :    
rabbitmqctl add_user <username> <password>    
rabbitmqctl set_user_tags <username> <tag> ...    
rabbitmqctl set_permissions [-p <vhost>] <user> <conf> <write> <read>    
    
// 删除 Users :    
delete_user <username>   
​
// 使用户user1具有vhost1这个virtual host中所有资源的配置、写、读权限以便管理其中的资源
rabbitmqctl  set_permissions -p vhost1 user1 '.*' '.*' '.*' 
​
// 查看权限
rabbitmqctl list_user_permissions user1
​
rabbitmqctl list_permissions -p vhost1
​
// 清除权限
rabbitmqctl clear_permissions [-p VHostPath] User
​
//清空队列步骤
rabbitmqctl reset 
需要提前关闭应用rabbitmqctl stop_app ,
然后再清空队列,启动应用
rabbitmqctl start_app
此时查看队列rabbitmqctl list_queues
​
查看所有的exchange:                              rabbitmqctl list_exchanges
查看所有的queue:                                 rabbitmqctl list_queues
查看所有的用户:                                   rabbitmqctl list_users
查看所有的绑定(exchange和queue的绑定信息):         rabbitmqctl list_bindings
查看消息确认信息:
rabbitmqctl list_queues name messages_ready messages_unacknowledged
查看RabbitMQ状态,包括版本号等信息:rabbitmqctl status

连接客户端

// rabbitmq官方推荐的python客户端pika模块
pip3 install pika

生产-消费者模型

P   是生产者
C   是消费者
中间hello是消息队列
可以有多个P、多个C
​
P发送消息给hello队列,C消费者从队列中获取消息,默认轮询方式

生产者send.py

我们的第一个程序send.py将向队列发送一条消息。我们需要做的第一件事是建立与RabbitMQ服务器的连接。
​
#!/usr/bin/env python
import pika
# 创建凭证,使用rabbitmq用户密码登录
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
# 新建连接,这里localhost可以更换为服务器ip
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
# 创建频道
channel = connection.channel()
# 新建一个hello队列,用于接收消息
channel.queue_declare(queue='oldboypython')
# 注意在rabbitmq中,消息想要发送给队列,必须经过交换(exchange),初学可以使用空字符串交换(exchange=''),它允许我们精确的指定发送给哪个队列(routing_key=''),参数body值发送的数据
channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='oldboypython',
                      body='msg6')
print("已经发送了消息")
# 程序退出前,确保刷新网络缓冲以及消息发送给rabbitmq,需要关闭本次连接
connection.close()

可以同时存在多个接受者,等待接收队列的消息,默认是轮训方式分配消息

接受者receive.py,可以运行多次,运行多个消费者

import pika
# 建立与rabbitmq的连接
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
​
channel.queue_declare(queue="oldboypython")
​
def callbak(ch,method,properties,body):
    print("消费者接收到了任务:%r"%body)
# 有消息来临,立即执行callbak,没有消息则夯住,等待消息
channel.basic_consume(callbak,queue="oldboypython",no_ack=True)
# 开始消费,接收消息
channel.start_consuming()    

练习:

分别启动生产者、两个消费者,往队列发送数据,查看消费者的结果

rabbitmq消息确认之ack

官网资料:http://www.rabbitmq.com/tutorials/tutorial-two-python.html

默认情况下,生产者发送数据给队列,消费者取出消息后,数据将被清除。

特殊情况,如果消费者处理过程中,出现错误,数据处理没有完成,那么这段数据将从队列丢失

no-ack机制

不确认机制也就是说每次消费者接收到数据后,不管是否处理完毕,rabbitmq-server都会把这个消息标记完成,从队列中删除

ACK机制

ACK机制用于保证消费者如果拿了队列的消息,客户端处理时出错了,那么队列中仍然还存在这个消息,提供下一位消费者继续取

生产者.py 只负责发送数据即可

import pika
# 无密码
# connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61'))
​
# 有密码
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 声明一个队列(创建一个队列)
channel.queue_declare(queue='s13q2')
​
channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='s13q2', # 关键字查找到队列名
                      body='msg8')
connection.close()

消费者.py给与ack回复

拿到消息必须给rabbitmq服务端回复ack信息,否则消息不会被删除,防止客户端出错,数据丢失

import pika
​
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# 声明一个队列(创建一个队列)
channel.queue_declare(queue='s13q2')
​
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者接受到了任务: %r" % body)
    # int('asdfasdf')
    # 我告诉rabbitmq服务端,我已经取走了消息
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
# 关闭no_ack,给与服务端ack回复
channel.basic_consume(callback,queue='s13q2',no_ack=False)
​
channel.start_consuming()

消息持久化

消息的可靠性是RabbitMQ的一大特色,那么RabbitMQ是如何保证消息可靠性的呢——消息持久化。 为了保证RabbitMQ在退出或者crash等异常情况下数据没有丢失,需要将queue,exchange和Message都持久化。

生产者.py

import pika
# 无密码
# connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61'))
​
# 有密码
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
# 声明一个队列(创建一个队列)
# 默认此队列不支持持久化,如果服务挂掉,数据丢失
# durable=True 开启持久化,必须新开启一个队列,原本的队列已经不支持持久化了
channel.queue_declare(queue='music',durable=True)
​
channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='music', # 消息队列名称
                      body='haohaio4',
                      # 支持数据持久化
                      properties=pika.BasicProperties(
                          delivery_mode=2,
                      )
                      )
connection.close()
​

消费者.py

import pika
​
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# 声明一个队列(创建一个队列)
channel.queue_declare(queue='music',durable=True)
​
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者接受到了任务: %r" % body)
    # 模拟代码报错
    # int('asdfasdf')
​
    # 此处报错,没有给予回复,保证客户端挂掉,数据不丢失
    # 告诉服务端,我已经取走了数据
    # ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
​
# 关闭no_ack,代表给与回复确认
channel.basic_consume(callback,queue='music',no_ack=False)
​
channel.start_consuming()
​

Exchange模型

rabbitmq发送消息首先是发给exchange,然后再通过exchange发送消息给队列(queue)

exchange有四种模式

fanout

exchange将消息发送给和该exchange连接的所有queue;也就是所谓的广播模式;此模式下忽略routing_key;

direct

路由模式,通过routing_key将消息发送给对应的queue; 如下面这句即可设置exchange为direct模式,只有routing_key为“black”时才将其发送到队列queue_name; channel.queue_bind(exchange=exchange_name,queue=queue_name,routing_key='black')

在上图中,Q1和Q2可以绑定同一个key,如绑定routing_key=‘KeySame’,那么收到routing_key为KeySame的消息时将会同时发送给Q1和Q2,退化为广播模式;

top

topic模式类似于direct模式,只是其中的routing_key变成了一个有“.”分隔的字符串,“.”将字符串分割成几个单词,每个单词代表一个条件;

headers

headers类型的Exchange不依赖于routing key与binding key的匹配规则来路由消息,而是根据发送的消息内容中的headers属性进行匹配。

官方教程:http://www.rabbitmq.com/tutorials/tutorial-three-python.html

发布订阅和简单的消息队列区别在于,发布订阅会将消息发送给所有的订阅者,而消息队列中的数据被消费一次便消失。所以,RabbitMQ实现发布和订阅时,会为每一个订阅者创建一个队列,而发布者发布消息时,会将消息放置在所有相关队列中。

# fanout所有的队列放一份/给某些队列发
# 传送消息的模式
# 与exchange有关的模式都发
exchange_type = fanout

消费者_订阅.py

可以运行多次,运行多个消费者,等待消息

import pika
​
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# exchange='m1',exchange(秘书)的名称
# exchange_type='fanout' , 秘书工作方式将消息发送给所有的队列
channel.exchange_declare(exchange='m1',exchange_type='fanout')
​
# 随机生成一个队列
result = channel.queue_declare(exclusive=True)
queue_name = result.method.queue
​
# 让exchange和queque进行绑定.
channel.queue_bind(exchange='m1',queue=queue_name)
​
​
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者接受到了任务: %r" % body)
​
channel.basic_consume(callback,queue=queue_name,no_ack=True)
​
channel.start_consuming()

生产者_发布者.py

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__ = "yugo"
​
​
import pika
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# 指定exchange
channel.exchange_declare(exchange='m1',exchange_type='fanout')
​
channel.basic_publish(exchange='m1',
                      routing_key='',# 这里不再指定队列,由exchange分配,如果是fanout模式,每一个队列放一份
                      body='haohaio')
​
connection.close()
​

实例

1.可以运行多个消费者,相当于有多个滴滴司机,等待着Exchange同一个电台发消息
2.运行发布者,发送消息给Exchange,查看是否给所有的队列(滴滴司机)发送了消息

关键字发布Exchange

之前事例,发送消息时明确指定某个队列并向其中发送消息,RabbitMQ还支持根据关键字发送,即:队列绑定关键字,发送者将数据根据关键字发送到消息exchange,exchange根据 关键字 判定应该将数据发送至指定队列。

消费者1.py

路由关键字是sb,alex

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__ = "maple"
import pika
​
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# exchange='m1',exchange(秘书)的名称
# exchange_type='fanout' , 秘书工作方式将消息发送给所有的队列
channel.exchange_declare(exchange='m2',exchange_type='direct')
​
# 随机生成一个队列,队列退出时,删除这个队列
result = channel.queue_declare(exclusive=True)
queue_name = result.method.queue
​
# 让exchange和queque进行绑定,只要
channel.queue_bind(exchange='m2',queue=queue_name,routing_key='alex')
channel.queue_bind(exchange='m2',queue=queue_name,routing_key='sb')
​
​
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者接受到了任务: %r" % body)
​
channel.basic_consume(callback,queue=queue_name,no_ack=True)
​
channel.start_consuming()
​
​
​

消费者2.py

路由关键字sb

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__ = "maple"
import pika
​
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# exchange='m1',exchange(秘书)的名称
# exchange_type='fanout' , 秘书工作方式将消息发送给所有的队列
channel.exchange_declare(exchange='m2',exchange_type='direct')
​
# 随机生成一个队列
result = channel.queue_declare(exclusive=True)
queue_name = result.method.queue
​
# 让exchange和queque进行绑定.
channel.queue_bind(exchange='m2',queue=queue_name,routing_key='sb')
​
​
def callback(ch, method, properties, body):
    print("消费者接受到了任务: %r" % body)
​
channel.basic_consume(callback,queue=queue_name,no_ack=True)
​
channel.start_consuming()

生产者.py

发送消息给匹配的路由,sb或者alex

# -*- coding: utf-8 -*-
# __author__ = "yugo"
​
​
import pika
credentials = pika.PlainCredentials("root","123")
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('123.206.16.61',credentials=credentials))
channel = connection.channel()
​
# 路由模式的交换机会发送给绑定的key和routing_key匹配的队列
channel.exchange_declare(exchange='m2',exchange_type='direct')
# 发送消息,给有关sb的路由关键字
channel.basic_publish(exchange='m2',
                      routing_key='sb',
                      body='aaaalexlaolelaodi')
​
connection.close()

RPC之远程过程调用

将一个函数运行在远程计算机上并且等待获取那里的结果,这个称作远程过程调用(Remote Procedure Call)或者 RPC。RPC是一个计算机通信协议。

比喻

将计算机服务运行理解为厨师做饭,厨师想做一个小葱拌豆腐,厨师需要洗小葱、切豆腐、调汁、凉拌。他一个人完成所有的事,如同古老的集中式应用,一台计算机做所有的事。
​
制作小葱拌豆腐{
    厨师>洗小葱>切豆腐>凉拌
}

rpc应用场景

而如今,饭店做大了,有钱了,专职分工来干活,不再是厨师单打独斗,备菜师傅准备小葱、豆腐,切菜师傅切小葱、豆腐,厨师只负责调味,完成食品。
​
制作小葱拌豆腐{
    备菜师>洗菜
    切菜师>切菜
    厨师>调味
}

此时一件事好多人在做,厨师就得和其他人沟通,通知备菜、洗菜师傅的这个动作就是远程过程调用(RPC)。

这个过程在计算机系统中,一个电商的下单过程,涉及物流、支付、库存、红包等多个系统,多个系统又在多个服务器上,由不同的技术团队负责,整个下单过程,需要所有团队进行远程调用。

下单{
    库存>减少库存
    支付>扣款
    红包>减免红包
    物流>生成订单
}

到底什么是rpc

rpc指的是在计算机A上的进程,调用另外一台计算机B的进程,A上的进程被挂起,B上的被调用进程开始执行后,产生返回值给A,A继续执行。
调用方可以通过参数将信息传递给被调用方,而后通过返回结果得到信息,这个过程对于开发人员来说是透明的。
​
如同厨师一样,服务员把菜单给后厨,厨师告诉洗菜人,备菜人,开始工作,完成工作后,整个过程对于服务员是透明的,他完全不用管后厨是怎么把菜做好的。

由于服务在不同的机器上,远程调用必经网络通信,调用服务必须写一坨网络通信代码,很容易出错且很复杂,因此就出现了RPC框架。

阿里巴巴的 Dubbo     java
新浪的     Motan    java
谷歌的     gRPC     多语言
Apache      thrift  多语言

python实现RPC

利用RabbitMQ构建一个RPC系统,包含了客户端和RPC服务器,依旧使用pika模块

Callback queue 回调队列

一个客户端向服务器发送请求,服务器端处理请求后,将其处理结果保存在一个存储体中。而客户端为了获得处理结果,那么客户在向服务器发送请求时,同时发送一个回调队列地址reply_to

Correlation id 关联标识

一个客户端可能会发送多个请求给服务器,当服务器处理完后,客户端无法辨别在回调队列中的响应具体和那个请求时对应的。为了处理这种情况,客户端在发送每个请求时,同时会附带一个独有correlation_id属性,这样客户端在回调队列中根据correlation_id字段的值就可以分辨此响应属于哪个请求。

客户端发送请求:某个应用将请求信息交给客户端,然后客户端发送RPC请求,在发送RPC请求到RPC请求队列时,客户端至少发送带有reply_to以及correlation_id两个属性的信息
​
服务器端工作流: 等待接受客户端发来RPC请求,当请求出现的时候,服务器从RPC请求队列中取出请求,然后处理后,将响应发送到reply_to指定的回调队列中
​
客户端接受处理结果: 客户端等待回调队列中出现响应,当响应出现时,它会根据响应中correlation_id字段的值,将其返回给对应的应用

rpc_server.py

import pika
import uuid
​
class FibonacciRpcClient(object):
    def __init__(self):
​
        # 客户端启动时,创建回调队列,会开启会话用于发送RPC请求以及接受响应
​
        # 建立连接,指定服务器的ip地址
        self.connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(
            host='123.206.16.61'))
​
        # 建立一个会话,每个channel代表一个会话任务
        self.channel = self.connection.channel()
​
        # 声明回调队列,再次声明的原因是,服务器和客户端可能先后开启,该声明是幂等的,多次声明,但只生效一次
        result = self.channel.queue_declare(exclusive=True)
        # 将次队列指定为当前客户端的回调队列
        self.callback_queue = result.method.queue
​
        # 客户端订阅回调队列,当回调队列中有响应时,调用`on_response`方法对响应进行处理;
        self.channel.basic_consume(self.on_response, no_ack=True,
                                   queue=self.callback_queue)
​
    # 对回调队列中的响应进行处理的函数
    def on_response(self, ch, method, props, body):
        if self.corr_id == props.correlation_id:
            self.response = body
​
    # 发出RPC请求
    def call(self, n):
​
        # 初始化 response
        self.response = None
​
        # 生成correlation_id 关联标识
        self.corr_id = str(uuid.uuid4())
​
        # 发送RPC请求内容到RPC请求队列`rpc_queue`,同时发送的还有`reply_to`和`correlation_id`
        self.channel.basic_publish(exchange='',
                                   routing_key='rpc_queue',
                                   properties=pika.BasicProperties(
                                       reply_to=self.callback_queue,
                                       correlation_id=self.corr_id,
                                   ),
                                   body=str(n))
​
        while self.response is None:
            self.connection.process_data_events()
        return int(self.response)
​
​
# 建立客户端
fibonacci_rpc = FibonacciRpcClient()
​
# 发送RPC请求
print(" [x] Requesting sum(30)")
response = fibonacci_rpc.call(40)
print(" [.] Got %r" % response)
​
​
​

rpc_client.py

import pika
​
# 建立连接,服务器地址为localhost,可指定ip地址
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters(
    host='123.206.16.61'))
​
# 建立会话
channel = connection.channel()
​
# 声明RPC请求队列
channel.queue_declare(queue='rpc_queue')
​
​
# 数据处理方法
def sum(n):
    n+=100
    return n
​
​
​
# 对RPC请求队列中的请求进行处理
def on_request(ch, method, props, body):
    n = int(body)
​
    print(" [.] sum(%s)" % n)
​
    # 调用数据处理方法
    response = sum(n)
​
    # 将处理结果(响应)发送到回调队列
    ch.basic_publish(exchange='',
                     # reply_to代表回复目标
                     routing_key=props.reply_to,
                     # correlation_id(关联标识):用来将RPC的响应和请求关联起来。
                     properties=pika.BasicProperties(correlation_id= \
                                                         props.correlation_id),
                     body=str(response))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)
​
​
# 负载均衡,同一时刻发送给该服务器的请求不超过一个
channel.basic_qos(prefetch_count=1)
​
channel.basic_consume(on_request, queue='rpc_queue')
​
print(" [x] Awaiting RPC requests")
channel.start_consuming()
​

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