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RabbitMQ與AMQP協(xié)議詳解

1. 消息隊(duì)列的歷史
了解一件事情的來龍去脈，將不會(huì)對(duì)它感到神秘。讓我們來看看消息隊(duì)列（Message Queue）這項(xiàng)技術(shù)的發(fā)展歷史。

Message Queue的需求由來已久，80年代最早在金融交易中，高盛等公司采用Teknekron公司的產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)的Message queuing軟件叫做：the information bus（TIB）。 TIB被電信和通訊公司采用，路透社收購了Teknekron公司。之后，IBM開發(fā)了MQSeries，微軟開發(fā)了Microsoft Message Queue（MSMQ）。這些商業(yè)MQ供應(yīng)商的問題是廠商鎖定，價(jià)格高昂。2001年，Java Message queuing試圖解決鎖定和交互性的問題，但對(duì)應(yīng)用來說反而更加麻煩了。

于是2004年，摩根大通和iMatrix開始著手Advanced Message Queuing Protocol （AMQP）開放標(biāo)準(zhǔn)的開發(fā)。2006年，AMQP規(guī)范發(fā)布。2007年，Rabbit技術(shù)公司基于AMQP標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)的RabbitMQ 1.0 發(fā)布。

目前RabbitMQ的最新版本為3.5.7，基于AMQP 0-9-1。

RabbitMQ采用Erlang語言開發(fā)。Erlang語言由Ericson設(shè)計(jì)，專門為開發(fā)concurrent和distribution系統(tǒng)的一種語言，在電信領(lǐng)域使用廣泛。OTP（Open Telecom Platform）作為Erlang語言的一部分，包含了很多基于Erlang開發(fā)的中間件／庫／工具，如mnesia／SASL，極大方便了Erlang應(yīng)用的開發(fā)。OTP就類似于Python語言中眾多的module，用戶借助這些module可以很方便的開發(fā)應(yīng)用。

2. AMQP messaging 中的基本概念

Broker: 接收和分發(fā)消息的應(yīng)用，RabbitMQ Server就是Message Broker。

Virtual host: 出于多租戶和安全因素設(shè)計(jì)的，把AMQP的基本組件劃分到一個(gè)虛擬的分組中，類似于網(wǎng)絡(luò)中的namespace概念。當(dāng)多個(gè)不同的用戶使用同一個(gè)RabbitMQ server提供的服務(wù)時(shí)，可以劃分出多個(gè)vhost，每個(gè)用戶在自己的vhost創(chuàng)建exchange／queue等。

Connection: publisher／consumer和broker之間的TCP連接。斷開連接的操作只會(huì)在client端進(jìn)行，Broker不會(huì)斷開連接，除非出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障或broker服務(wù)出現(xiàn)問題。

Channel: 如果每一次訪問RabbitMQ都建立一個(gè)Connection，在消息量大的時(shí)候建立TCP Connection的開銷將是巨大的，效率也較低。Channel是在connection內(nèi)部建立的邏輯連接，如果應(yīng)用程序支持多線程，通常每個(gè)thread創(chuàng)建單獨(dú)的channel進(jìn)行通訊，AMQP method包含了channel id幫助客戶端和message broker識(shí)別channel，所以channel之間是完全隔離的。Channel作為輕量級(jí)的Connection極大減少了操作系統(tǒng)建立TCP connection的開銷。

Exchange: message到達(dá)broker的第一站，根據(jù)分發(fā)規(guī)則，匹配查詢表中的routing key，分發(fā)消息到queue中去。常用的類型有：direct (point-to-point), topic (publish-subscribe) and fanout (multicast)。

Queue: 消息最終被送到這里等待consumer取走。一個(gè)message可以被同時(shí)拷貝到多個(gè)queue中。

Binding: exchange和queue之間的虛擬連接，binding中可以包含routing key。Binding信息被保存到exchange中的查詢表中，用于message的分發(fā)依據(jù)。

3. 典型的“生產(chǎn)／消費(fèi)”消息模型

生產(chǎn)者發(fā)送消息到broker server（RabbitMQ）。在Broker內(nèi)部，用戶創(chuàng)建Exchange／Queue，通過Binding規(guī)則將兩者聯(lián)系在一起。Exchange分發(fā)消息，根據(jù)類型／binding的不同分發(fā)策略有區(qū)別。消息最后來到Queue中，等待消費(fèi)者取走。

4. Exchange類型
Exchange有多種類型，最常用的是Direct／Fanout／Topic三種類型。

Direct

Message中的“routing key”如果和Binding中的“binding key”一致， Direct exchange則將message發(fā)到對(duì)應(yīng)的queue中。

Fanout

每個(gè)發(fā)到Fanout類型Exchange的message都會(huì)分到所有綁定的queue上去。

Topic

根據(jù)routing key，及通配規(guī)則，Topic exchange將分發(fā)到目標(biāo)queue中。

Routing key中可以包含兩種通配符，類似于正則表達(dá)式：

“#”通配任何零個(gè)或多個(gè)word“*”通配任何單個(gè)word

這里也推薦給想要了解RabbitMQ的同學(xué)一個(gè)網(wǎng)站，http://tryrabbitmq.com ，它提供在線RabbitMQ 模擬器，可以幫助理解Exchange／queue／binding概念。

至此，我們對(duì)于消息隊(duì)列的發(fā)展，RabbitMQ的產(chǎn)生，以及AMQP協(xié)議中的重要概念做了一個(gè)完整的介紹，接下來，我們將從RabbitMQ集群，從運(yùn)維角度看RabbitMQ，RabbitMQ是如何支撐千臺(tái)節(jié)點(diǎn)OpenStack環(huán)境這些方面進(jìn)行深入討論。

作者：石奎，EasyStack高級(jí)架構(gòu)師，曾任職WindRiver/EMC/華為等知名企業(yè)，十余年Linux操作系統(tǒng)定制開發(fā)及Kernel驅(qū)動(dòng)開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，2012年開始貢獻(xiàn)OpenStack社區(qū)，曾參與設(shè)計(jì)并實(shí)施國內(nèi)金融領(lǐng)域首個(gè)支撐核心生產(chǎn)系統(tǒng)高可靠、高可用OpenStack云平臺(tái)，具有豐富的超大規(guī)模OpenStack云平臺(tái)的設(shè)計(jì)與實(shí)施經(jīng)驗(yàn)，去年開始深入研究NFV領(lǐng)域技術(shù)及項(xiàng)目設(shè)計(jì)實(shí)施。

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