一、RabbitMQ——消息路由机制

一、Rabbit路由协议——AMQP协议

AMQP（Advanced Message Queuing Protocol，高级消息队列协议）是一个网络协议。它支持符合要求的客户端应用和消息中间件代理之间进行通信。主要特征是面向消息、队列、路由（包括点对点和发布/订阅）、可靠性、安全。

简单点说就是在异常通讯中，消息不会立即到达接收方，而是被存放到一个容器中，当满足一定的条件之后，消息会被容器发送给接收方，这个容器就是消息队列（MQ），而完成这个功能需要双方和容器以及其中的各个组件遵循规则，AMQP就是这样一种协议，消息发送和接收的双方都要遵守。

AMQP机制为：消息（message）被发布者（publisher）发送给交换机（exchange），交换机将收到的消息根据路由规则发给绑定的队列（queue）。最后AMQP代理会将消息投递给订阅了此队列的消费者，或者消费者按照需求自行获取，如图：

这是一个简单的“Hello，world”示例，从发布者到生成者消息的大致流向，其中还省略了一些AMQP实际的组件细节。这里主要包括以下一些组件：

Publisher：数据的发送方。
Exchange：消息交换机，它指定消息按什么规则，路由到哪个队列，这里的规则后面会有介绍。
Queue：消息队列载体，每个消息都会被投入到一个或多个队列。
Consumer：数据的接收方。

总的AMQP的结构图如下所示：

发布者（Publisher）

发布者发布消息时可以给消息指定各种消息属性（message meta-data）。有些属性有可能会被消息代理（Brokers）使用，然而其他的属性则是完全不透明的，它们只能被接收消息的应用所使用。

从安全角度考虑，网络是不可靠的，接收消息的应用也有可能在处理消息的时候失败。基于此原因，AMQP模块包含了一个消息确认（message acknowledgements）的概念：当一个消息从队列中投递给消费者后（Consumer），消费者会通知一下消息代理（Broker），这个可以是自动的，也可以由处理消息的应用的开发者执行。当“消息确认”被启用的时候，消息代理不会完全将消息从队列中删除，直到它收到来自消费者的确认回执（acknowledgement）。

在某些情况下，例如当一个消息无法成功路由时，消息或许会返回给发布者并被丢弃。或者，如果消息代理执行了延期操作，消息会被放入一个所谓的死信队列中。此时，消息发布者可以选择某些参数来处理这些特殊情况。

信道（Channel）

信道是多路复用连接中的一条独立的双向数据流通道，为会话提供物理传输介质。Channel是在connection内部建立的逻辑连接，如果应用程序支持多线程，通常每个thread创建单独的channel进行通讯，AMQP method包含了channel id帮助客户端和message broker识别channel，所以channel之间是完全隔离的。Channel作为轻量级的Connection极大减少了操作系统建立TCP connection的开销。在客户端的每个连接里，可建立多个Channel，每个Channel代表一个会话任务。

服务端（Broker）

其实Broker就是接收和分发消息的应用，也就是说RabbitMQ Server就是Message Broker。

虚拟主机（Virtual Host）

虚拟主机，一批交换器（Exchange），消息队列（Queue）和相关对象。虚拟主机是共享相同身份认证和加密环境的独立服务器域。同时一个Broker里可以开设多个vhost，用作不同用户的权限分离。

连接（Connection）

连接，一个网络连接，比如TCP/IP套接字连接。Channel是建立在Connection之上的，一个Connection可以建立多个Channel。

消息体（Message）

消息体，是AMQP所操纵的基本单位，它由Producer产生，经过Broker被Consumer所消费。它的基本结构有两部分: Header和Body。Header是由Producer添加上的各种属性的集合，这些属性有控制Message是否可被缓存，接收的Queue是哪个，优先级是多少等。Body是真正需要传送的数据，它是对Broker不可见的二进制数据流，在传输过程中不应该受到影响。

交换机（exchange）

交换机是用来发送消息的AMQP实体。交换机拿到一个消息之后将它路由给一个或零个队列。它使用哪种路由算法是由交换机类型和被称作绑定（bindings）的规则所决定的。

四种交换机：

Direct exchange（直连交换机）
Fanout exchange（扇型交换机）
Topic exchange（主题交换机）
Headers exchange（头交换机）

交换机可以有两个状态：持久（durable）、暂存（transient）。持久化的交换机会在消息代理（Broker）重启后依旧存在，而暂存的交换机则不会（它们需要在代理再次上线后重新被声明）。然而并不是所有的应用场景都需要持久化的交换机。

交换机的几个重要属性：

Name
Durability （消息代理重启后，交换机是否还存在）
Auto-delete （当所有与之绑定的消息队列都完成了对此交换机的使用后，删掉它）
Arguments（依赖代理本身）

队列

AMQP中的队列（Queue）跟其他消息队列或任务队列中的队列是很相似的：它们存储着即将被应用消费掉的消息。队列跟交换机共享某些属性，但是队列也有一些另外的属性。

Name
Durable（消息代理重启后，队列依旧存在）
Exclusive（只被一个连接（connection）使用，而且当连接关闭后队列即被删除）
Auto-delete（当最后一个消费者退订后即被删除）
Arguments（一些消息代理用他来完成类似与TTL的某些额外功能）

队列在声明（declare）后才能被使用。如果一个队列尚不存在，声明一个队列会创建它。如果声明的队列已经存在，并且属性完全相同，那么此次声明不会对原有队列产生任何影响。如果声明中的属性与已存在队列的属性有差异，那么一个错误代码为406的通道级异常就会被抛出。

绑定（Binding）

绑定是交换机将消息路由给队列所需遵循的规则。如果要指示交换机“E”将消息路由给队列“Q”，那么“Q”就需要与“E”进行绑定。绑定操作需要定义一个可选的路由键（Routing Key）属性给某些类型的交换机。路由键的意义在于从发送给交换机的众多消息中选择出某些消息，将其路由给绑定的队列。

打个比方：

队列（Queue）是我们想要去的目的地
交换机（Exchange）是一个转换站，比如车站
绑定（Binding）就是车站到目的地的路线。能够到达目的地的路线可以是一条或者多条
拥有了交换机这个中间层，很多由发布者直接到队列难以实现的路由方案能够得以实现，并且避免了应用开发者的许多重复劳动。

二、RabbitMQ的工作流程介绍

建立信息。Publisher定义需要发送消息的结构和内容。
建立Conection和Channel。由Publisher和Consumer创建连接，连接到Broker的物理节点上，同时建立Channel。Channel是建立在Connection之上的，一个Connection可以建立多个Channel。Publisher连接Virtual Host 建立Channel，Consumer连接到相应的Queue上建立Channel。
声明交换机和队列。声明一个消息交换机（Exchange）和队列（Queue），并设置相关属性。
发送消息。由Publisher发送消息到Broker中的Exchange中
路由转发。RabbitMQ收到消息后，根据消息指定的Exchange(交换机) 来查找Binding(绑定) 然后根据规则（Routing Key）分发到不同的Queue。这里就是说使用Routing Key在消息交换机（Exchange）和消息队列（Queue）中建立好绑定关系，然后将消息发送到绑定的队列中去。
消息接收。Consumer监听相应的Queue，一旦Queue中有可以消费的消息，Queue就将消息发送给Consumer端。
消息确认。当Consumer完成某一条消息的处理之后，需要发送一条ACK消息给对应的Queue。
- Consumer收到消息时需要显式的向RabbitMQ Broker发送basic.ack消息或者 Consumer订阅消息时设置auto_ack参数为true。
- 在通信过程中，队列对ACK的处理有以下几种情况：
- 如果Consumer接收了消息，发送ack，RabbitMQ会删除队列中这个消息，发送另一条消息给Consumer。
- 如果Consumer接收了消息, 但在发送ack之前断开Channel，RabbitMQ会认为这条消息没有被deliver（递送）,如果有其他的Channel，会该消息将被发送给另外的Channel。如果没有，当在Consumer再次连接的时候，这条消息会被redeliver（重新递送）。
- 如果consumer接收了消息，但是忘记了ack,RabbitMQ不会重复发送消息。
- 新版RabbitMQ还支持Consumer reject某条（类）消息，可以通过设置requeue参数中的reject为true达到目地，那么Consumer将会把消息发送给下一个注册的Consumer。
关闭消息通道（channel）以及和服务器的连接。