SpringBoot基于RabbitMQ实现消息可靠性

1. ☃️概述

消息从发送到消费者接收 会经历的过程如下：

丢失消息的可能性

• 发送时丢失：
  • 生产者发送的消息未送达exchange
  • 消息到达exchange后未到达queue
• MQ宕机，queue将消息丢失
• consumer接收到消息后未消费就宕机

针对这些问题，RabbitMQ分别给出了解决方案

• 生产者确认机制
• mq持久化
• 消费者确认机制
• 失败重试机制

2. ☃️生产者消息确认

2.1 ❄️❄️概述

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。

2.2 ❄️❄️实战

⛷️⛷️⛷️2.2.1 修改配置

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

• 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

⛷️⛷️⛷️2.2.2 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：

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("消息发送失败，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
        });
    }
}
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⛷️⛷️⛷️2.2.3 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。

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("消息发送成功, ID:{}", correlationData.getId());
            }else{
                // 3.2.nack，消息失败
                log.error("消息发送失败, 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(20);
}
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3. ☃️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

3.1 ❄️❄️交换机持久化

@Bean
public DirectExchange simpleExchange(){
    // 三个参数：①交换机名称、②是否持久化、③当没有queue与其绑定时是否自动删除
    return new DirectExchange("simple.direct", true, false);
}
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事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的交换机都是持久化的。

3.2 ❄️❄️队列持久化

@Bean
public Queue simpleQueue(){
    // 使用QueueBuilder构建队列，durable就是持久化的
    return QueueBuilder.durable("simple.queue").build();
}
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事实上，默认情况下，由SpringAMQP声明的队列都是持久化的。

3.3 ❄️❄️消息持久化

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

4. ☃️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。

4.1 ❄️❄️三种确认模式

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（存在丢失消息的风险）。

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。

相关配置：

spring:
  rabbitmq:
    listener:
      simple:
        #acknowledge-mode: none # 关闭ack
        #acknowledge-mode: manual  # 手动ack
        acknowledge-mode: auto # 自动ack
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4.2 ❄️❄️消息失败重试机制

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？

⛷️⛷️⛷️4.2.1 本地重试机制

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 # 初始的失败等待时长为1秒
          multiplier: 1 # 失败的等待时长倍数，下次等待时长 = multiplier * last-interval
          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
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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。

4.2.2 ⛷️⛷️⛷️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
2）定义一个RepublishMessageRecoverer，关联队列和交换机
代码如下：

@Configuration
public class ErrorMessageConfig {
    @Bean	//	处理失败消息的交换机
    public DirectExchange errorMessageExchange(){
        return new DirectExchange("error.direct");
    }
    @Bean	//	处理失败消息的队列
    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");
    }
}
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其实 我们在生产中会指定死信交换机来处理失败的消息

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5. ☃️总结

如何确保RabbitMQ消息的可靠性？

• 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