如何确保RabbitMQ消息的可靠性?

本文介绍如何确保RabbitMQ消息的可靠传输,包括生产者确认机制、消息持久化、消费者确认机制以及消费失败后的重试机制,并提供具体的配置示例。

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  • 开启生产者确认机制,确保生产者的消息能到达队列

  • 开启持久化功能,确保消息未消费前在队列中不会丢失

  • 开启消费者确认机制为auto,由spring确认消息处理成功后完成ack

  • 开启消费者失败重试机制,并设置MessageRecoverer,多次重试失败后将消息投递到异常交换机,交由人工处理

1.生产者消息确认

RabbitMQ提供了publisher confirm机制来避免消息发送到MQ过程中丢失。这种机制必须给每个消息指定一个唯一ID。消息发送到MQ以后,会返回一个结果给发送者,表示消息是否处理成功。

返回结果有两种方式:

  • publisher-confirm,发送者确认

    • 消息成功投递到交换机,返回ack

    • 消息未投递到交换机,返回nack

  • publisher-return,发送者回执

    • 消息投递到交换机了,但是没有路由到队列。返回ACK,及路由失败原因。

 注意:

 

1.1.修改配置

首先,修改publisher服务中的application.yml文件,添加下面的内容:

spring:
  rabbitmq:
    publisher-confirm-type: correlated
    publisher-returns: true
    template:
      mandatory: true

说明:

  • publish-confirm-type:开启publisher-confirm,这里支持两种类型:

    • simple:同步等待confirm结果,直到超时

    • correlated:异步回调,定义ConfirmCallback,MQ返回结果时会回调这个ConfirmCallback

  • publish-returns:开启publish-return功能,同样是基于callback机制,不过是定义ReturnCallback

  • template.mandatory:定义消息路由失败时的策略。true,则调用ReturnCallback;false:则直接丢弃消息

1.1.2.定义Return回调

每个RabbitTemplate只能配置一个ReturnCallback,因此需要在项目加载时配置:

修改publisher服务,添加一个:

package cn.itcast.mq.config;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.amqp.rabbit.core.RabbitTemplate;
import org.springframework.beans.BeansException;
import org.springframework.context.ApplicationContext;
import org.springframework.context.ApplicationContextAware;
import org.springframework.context.annotation.Configuration;

@Slf4j
@Configuration
public class CommonConfig implements ApplicationContextAware {
    @Override
    public void setApplicationContext(ApplicationContext applicationContext) throws BeansException {
        // 获取RabbitTemplate
        RabbitTemplate rabbitTemplate = applicationContext.getBean(RabbitTemplate.class);
        // 设置ReturnCallback
        rabbitTemplate.setReturnCallback((message, replyCode, replyText, exchange, routingKey) -> {
            // 投递失败,记录日志
            log.info("消息路由到队列时失败,应答码{},原因{},交换机{},路由键{},消息{}",
                     replyCode, replyText, exchange, routingKey, message.toString());
            // 如果有业务需要,可以重发消息
        });
    }
}

1.3.定义ConfirmCallback

ConfirmCallback可以在发送消息时指定,因为每个业务处理confirm成功或失败的逻辑不一定相同。

在publisher服务的cn.itcast.mq.spring.SpringAmqpTest类中,定义一个单元测试方法:

public void testSendMessage2SimpleQueue() throws InterruptedException {
    // 1.消息体
    String message = "hello, spring amqp!";
    // 2.全局唯一的消息ID,需要封装到CorrelationData中
    CorrelationData correlationData = new CorrelationData(UUID.randomUUID().toString());
    // 3.添加callback
    correlationData.getFuture().addCallback(
        result -> {
            if(result.isAck()){
                // 3.1.ack,消息成功
                log.debug("消息投递到交换机成功, ID:{}", correlationData.getId());
            }else{
                // 3.2.nack,消息失败
                log.error("消息投递到交换机失败, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(), result.getReason());
            }
        },
        ex -> log.error("消息发送异常, ID:{}, 原因{}",correlationData.getId(),ex.getMessage())
    );
    // 4.发送消息
    rabbitTemplate.convertAndSend("task.direct", "task", message, correlationData);

    // 休眠一会儿,等待ack回执
    Thread.sleep(2000);
}

2.消息持久化

生产者确认可以确保消息投递到RabbitMQ的队列中,但是消息发送到RabbitMQ以后,如果突然宕机,也可能导致消息丢失。

要想确保消息在RabbitMQ中安全保存,必须开启消息持久化机制。

  • 交换机持久化

  • 队列持久化

  • 消息持久化

2.1.交换机持久化

RabbitMQ中交换机默认是非持久化的,mq重启后就丢失。

SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化:

@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
    // 三个参数:交换机名称、是否持久化、当没有queue与其绑定时是否自动删除
    return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}

事实上,默认情况下,由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的。

可以在RabbitMQ控制台看到持久化的交换机都会带上D的标示:

 

2.2.队列持久化

RabbitMQ中队列默认是非持久化的,mq重启后就丢失。

SpringAMQP中可以通过代码指定交换机持久化:

@Bean
public Queue simpleQueue(){
    //方式一:指定queue参数
    //return new Queue(“simple.queue”,true);   
    
    //方式二:使用QueueBuilder
    // 使用QueueBuilder构建队列,durable就是持久化的
    return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}

事实上,默认情况下,由SpringAMQP声明的队列都是持久化的。

可以在RabbitMQ控制台看到持久化的队列都会带上D的标示:

 

2.3.消息持久化

利用SpringAMQP发送消息时,可以设置消息的属性(MessageProperties),指定delivery-mode:

  • 1:非持久化

  • 2:持久化

用java代码指定:

 默认情况下,SpringAMQP发出的任何消息都是持久化的,不用特意指定。

2.4 注解方式持久化

 

3.消费者消息确认

RabbitMQ是阅后即焚机制,RabbitMQ确认消息被消费者消费后会立刻删除。

而RabbitMQ是通过消费者回执来确认消费者是否成功处理消息的:消费者获取消息后,应该向RabbitMQ发送ACK回执,表明自己已经处理消息。

设想这样的场景:

  • 1)RabbitMQ投递消息给消费者

  • 2)消费者获取消息后,返回ACK给RabbitMQ

  • 3)RabbitMQ删除消息

  • 4)消费者宕机,消息尚未处理

这样,消息就丢失了。因此消费者返回ACK的时机非常重要。

而SpringAMQP则允许配置三种确认模式:

•manual:手动ack,需要在业务代码结束后,调用api发送ack。

•auto:自动ack,由spring监测listener代码是否出现异常,没有异常则返回ack;抛出异常则返回nack

•none:关闭ack,MQ假定消费者获取消息后会成功处理,因此消息投递后立即被删除

由此可知:

  • none模式下,消息投递是不可靠的,可能丢失

  • auto模式类似事务机制,出现异常时返回nack,消息回滚到mq;没有异常,返回ack

  • manual:自己根据业务情况,判断什么时候该ack

一般,我们都是使用默认的auto即可。

3.1.演示none模式

修改consumer服务的application.yml文件,添加下面内容:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: none # 关闭ack

修改consumer服务的SpringRabbitListener类中的方法,模拟一个消息处理异常:

@RabbitListener(queues = "simple.queue")
public void listenSimpleQueue(String msg) {
    log.info("消费者接收到simple.queue的消息:【{}】", msg);
    // 模拟异常
    System.out.println(1 / 0);
    log.debug("消息处理完成!");
}

测试可以发现,当消息处理抛异常时,消息依然被RabbitMQ删除了。

3.2.演示auto模式

再次把确认机制修改为auto:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        acknowledge-mode: auto # 自动ack

在异常位置打断点,再次发送消息,程序卡在断点时,可以发现此时消息状态为unack(未确定状态):

 抛出异常后,因为Spring会自动返回nack,所以消息恢复至Ready状态,并且没有被RabbitMQ删除:

 

4.消费失败重试机制

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,然后再次异常,再次requeue,无限循环,导致mq的消息处理飙升,带来不必要的压力:

 怎么办呢?

4.1.本地重试

我们可以利用Spring的retry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。

修改consumer服务的application.yml文件,添加内容:

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        retry:
          enabled: true # 开启消费者失败重试
          initial-interval: 1000 # 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 * 上次间隔
          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
          max-interval: 50000 #最大间隔时间(默认10000ms)

重启consumer服务,重复之前的测试。可以发现:

  • 在重试3次后,SpringAMQP会抛出异常AmqpRejectAndDontRequeueException,说明本地重试触发了

  • 查看RabbitMQ控制台,发现消息被删除了,说明最后SpringAMQP返回的是ack,mq删除消息了

结论:

  • 开启本地重试时,消息处理过程中抛出异常,不会requeue到队列,而是在消费者本地重试

  • 重试达到最大次数后,Spring会返回ack,消息会被丢弃

4.2.失败策略

在之前的测试中,达到最大重试次数后,消息会被丢弃,这是由Spring内部机制决定的。

在开启重试模式后,重试次数耗尽,如果消息依然失败,则需要有MessageRecovery接口来处理,它包含三种不同的实现:

  • RejectAndDontRequeueRecoverer:重试耗尽后,直接reject,丢弃消息。默认就是这种方式

  • 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

比较优雅的一种处理方案是RepublishMessageRecoverer,失败后将消息投递到一个指定的,专门存放异常消息的队列,后续由人工集中处理。

1)在consumer服务中定义处理失败消息的交换机和队列

@Bean
public DirectExchange errorMessageExchange(){
    return new DirectExchange("error.direct");
}
@Bean
public Queue errorQueue(){
    return new Queue("error.queue", true);
}
@Bean
public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
    return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
}

2)定义一个RepublishMessageRecoverer,关联队列和交换机

@Bean
public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
    return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
}

完整代码:

package cn.itcast.mq.config;

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.context.annotation.Bean;

@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
    @Bean
    public DirectExchange errorMessageExchange(){
        return new DirectExchange("error.direct");
    }
    @Bean
    public Queue errorQueue(){
        return new Queue("error.queue", true);
    }
    @Bean
    public Binding errorBinding(Queue errorQueue, DirectExchange errorMessageExchange){
        return BindingBuilder.bind(errorQueue).to(errorMessageExchange).with("error");
    }

    @Bean
    public MessageRecoverer republishMessageRecoverer(RabbitTemplate rabbitTemplate){
        return new RepublishMessageRecoverer(rabbitTemplate, "error.direct", "error");
    }
}
### RabbitMQ 如何确保消息可靠性传输 RabbitMQ 通过多种机制来确保消息的可靠传输,防止消息在生产、传输和消费过程中丢失。以下是 RabbitMQ 提供的主要可靠性保障措施: #### 消息持久化 消息持久化是确保消息RabbitMQ 服务器重启后不会丢失的重要机制。在发布消息时,可以设置消息的持久化标志,这样消息会被写入磁盘中,而不是仅仅保存在内存中。即使 RabbitMQ 服务器重启,已持久化的消息也不会丢失 [^3]。 #### 队列持久化 队列持久化确保队列在 RabbitMQ 服务器重启后仍然存在。通过创建持久化的队列,即使 RabbitMQ 服务器重启,队列及其中的消息也不会丢失 [^3]。 #### 消息确认机制 RabbitMQ 提供了消息确认机制(message acknowledgement),以确保消息从队列可靠地达到消费者。当 `autoAck` 等于 `false` 时,RabbitMQ 会等待消费者显式地回复确认信号后才从内存(或者磁盘)中移去消息(实质上是先打上删除标记,之后再删除)。当 `autoAck` 等于 `true` 时,RabbitMQ 会自动把发送出去的消息置为确认,然后从内存(或者磁盘)中删除,而不管消费者是否真正的消费到了这些消息 [^4]。 手动确认机制允许消费者在成功处理消息后显式调用 `channel.basicAck()` 方法确认消息。如果消息处理失败,可以选择将消息重新入队(`channel.basicReject(requeue=true)`)或丢弃(`channel.basicReject(requeue=false)`) [^5]。 #### 事务机制 RabbitMQ 支持事务机制,即生产者可以将多个操作封装在一个事务中,只有当所有的操作都成功完成后,才提交事务。如果某个操作失败,整个事务会被回滚,从而保证消息的完整性和一致性 [^3]。 #### 生产者和消费者的消息确认机制 通过使用生产者和消费者的消息确认机制,可以确保消息在网络和服务器故障时不丢失。持久化机制确保RabbitMQ 重启后消息的持久性 [^2]。 #### 死信队列 死信队列为处理失败的消息提供了额外的安全保障。当消息在传输过程中出现异常时,RabbitMQ 会自动进行消息重试,直到消息被正确地处理为止。可以通过设置重试次数和重试时间间隔来控制消息重试的行为 。 尽管 RabbitMQ 提供了多种机制来保障消息可靠性传输,但并不能完全保障消息不丢失。例如,在持久化过程中,消息不会直接持久化到硬盘,而是先持久化到缓存中,经过几条消息的沉淀之后,再持久化到硬盘。在这个过程中,如果发生宕机,消息仍然可能会丢失 [^1]。 ### 示例代码 以下是一个使用手动确认机制的示例代码: ```java channel.basicConsume(queueName, false, (consumerTag, delivery) -> { try { // 处理消息 processMessage(delivery.getBody()); // 手动确认 channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false); } catch (Exception e) { // 处理失败,拒绝消息并重新入队 channel.basicReject(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false); } }, consumerTag -> {}); ``` ###
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