rabbitMQ面试24问

x33g5p2x  于2021-08-23 转载在 Java  
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问题一:RabbitMQ 中的 broker 是指什么?cluster 又是指什么?

答:broker 是指一个或多个 erlang node 的逻辑分组,且 node 上运行着 RabbitMQ 应用
程序。cluster 是在 broker 的基础之上,增加了 node 之间共享元数据的约束。

问题二:什么是元数据?元数据分为哪些类型?包括哪些内容?与 cluster 相关的元数据

有哪些?元数据是如何保存的?元数据在 cluster 中是如何分布的?
答:在非 cluster 模式下,元数据主要分为 Queue 元数据(queue 名字和属性等)、
Exchange 元数据(exchange 名字、类型和属性等)、Binding 元数据(存放路由关系的查
找表)、Vhost 元数据(vhost 范围内针对前三者的名字空间约束和安全属性设置)。在
cluster 模式下,还包括 cluster 中 node 位置信息和 node 关系信息。元数据按照 erlang
node 的类型确定是仅保存于 RAM 中,还是同时保存在 RAM 和 disk 上。元数据在
cluster 中是全 node 分布的。
下图所示为 queue 的元数据在单 node 和 cluster 两种模式下的分布图。

问题三:RAM node 和 disk node 的区别?

答:RAM node 仅将 fabric(即 queue、exchange 和 binding 等 RabbitMQ 基础构件)相
关元数据保存到内存中,但 disk node 会在内存和磁盘中均进行存储。RAM node 上唯一
会存储到磁盘上的元数据是 cluster 中使用的 disk node 的地址。要求在 RabbitMQ cluster
中至少存在一个 disk node 。

问题四:RabbitMQ 上的一个 queue 中存放的 message 是否有数量限制?

答:可以认为是无限制,因为限制取决于机器的内存,但是消息过多会导致处理效率的下
降。

问题五:RabbitMQ 概念里的 channel、exchange 和 queue 这些东东是逻辑概念,还是对应着进程实体?这些东东分别起什么作用

答:queue 具有自己的 erlang 进程;exchange 内部实现为保存 binding 关系的查找表;
channel 是实际进行路由工作的实体,即负责按照 routing_key 将 message 投递给
queue 。由 AMQP 协议描述可知,channel 是真实 TCP 连接之上的虚拟连接,所有
AMQP 命令都是通过 channel 发送的,且每一个 channel 有唯一的 ID。一个 channel 只
能被单独一个操作系统线程使用,故投递到特定 channel 上的 message 是有顺序的。但
一个操作系统线程上允许使用多个 channel 。channel 号为 0 的 channel 用于处理所有
对于当前 connection 全局有效的帧,而 1-65535 号 channel 用于处理和特定 channel 相
关的帧。AMQP 协议给出的 channel 复用模型如下
其中每一个 channel 运行在一个独立的线程上,多线程共享同一个 socket。

问题六:vhost 是什么?起什么作用?

答:vhost 可以理解为虚拟 broker ,即 mini-RabbitMQ server。其内部均含有独立的
queue、exchange 和 binding 等,但最最重要的是,其拥有独立的权限系统,可以做到
vhost 范围的用户控制。当然,从 RabbitMQ 的全局角度,vhost 可以作为不同权限隔离
的手段(一个典型的例子就是不同的应用可以跑在不同的 vhost 中)。
【cluster 相关】

问题七:在单 node 系统和多 node 构成的 cluster 系统中声明 queue、exchange ,以及进行 binding 会有什么不同?

答:当你在单 node 上声明 queue 时,只要该 node 上相关元数据进行了变更,你就会
得到 Queue.Declare-ok 回应;而在 cluster 上声明 queue ,则要求 cluster 上的全部
node 都要进行元数据成功更新,才会得到 Queue.Declare-ok 回应。另外,若 node 类型
为 RAM node 则变更的数据仅保存在内存中,若类型为 disk node 则还要变更保存在磁盘
上的数据。

问题八:客户端连接到 cluster 中的任意 node 上是否都能正常工作?

答:是的。客户端感觉不到有何不同。

问题九:若 cluster 中拥有某个 queue 的 owner node 失效了,且该 queue 被声明具有durable 属性,是否能够成功从其他 node 上重新声明该 queue ?

答:不能,在这种情况下,将得到 404 NOT_FOUND 错误。只能等 queue 所属的 node
恢复后才能使用该 queue 。但若该 queue 本身不具有 durable 属性,则可在其他 node
上重新声明。

问题十:cluster 中 node 的失效会对 consumer 产生什么影响?若是在 cluster 中创建了mirrored queue ,这时 node 失效会对 consumer 产生什么影响?

答:若是 consumer 所连接的那个 node 失效(无论该 node 是否为 consumer 所订阅
queue 的 owner node),则 consumer 会在发现 TCP 连接断开时,按标准行为执行重连
逻辑,并根据“Assume Nothing”原则重建相应的 fabric 即可。若是失效的 node 为
consumer 订阅 queue 的 owner node,则 consumer 只能通过 Consumer Cancellation
Notification 机制来检测与该 queue 订阅关系的终止,否则会出现傻等却没有任何消息来
到的问题。

问题十一:能够在地理上分开的不同数据中心使用 RabbitMQ cluster 么?

答:不能。第一,你无法控制所创建的 queue 实际分布在 cluster 里的哪个 node 上(一
般使用 HAProxy + cluster 模型时都是这样),这可能会导致各种跨地域访问时的常见问
题;第二,Erlang 的 OTP 通信框架对延迟的容忍度有限,这可能会触发各种超时,导致
业务疲于处理;第三,在广域网上的连接失效问题将导致经典的“脑裂”问题,而
RabbitMQ 目前无法处理(该问题主要是说 Mnesia)。
【综合问题】

问题十二:为什么 heavy RPC 的使用场景下不建议采用 disk node ?

答:heavy RPC 是指在业务逻辑中高频调用 RabbitMQ 提供的 RPC 机制,导致不断创建、
销毁 reply queue ,进而造成 disk node 的性能问题(因为会针对元数据不断写盘)。所以
在使用 RPC 机制时需要考虑自身的业务场景。

问题十三:向不存在的 exchange 发 publish 消息会发生什么?向不存在的 queue 执行consume 动作会发生什么?

答:都会收到 Channel.Close 信令告之不存在(内含原因 404 NOT_FOUND)。

问题十四:routing_key 和 binding_key 的最大长度是多少?

答:255 字节。

问题十五:RabbitMQ 允许发送的 message 最大可达多大?

答:根据 AMQP 协议规定,消息体的大小由 64-bit 的值来指定,所以你就可以知道到底
能发多大的数据了。

问题十六:什么情况下 producer 不主动创建 queue 是安全的?

答:1.message 是允许丢失的;2.实现了针对未处理消息的 republish 功能(例如采用
Publisher Confirm 机制)。

问题十七:“dead letter”queue 的用途?

答:当消息被 RabbitMQ server 投递到 consumer 后,但 consumer 却通过 Basic.Reject
进行了拒绝时(同时设置 requeue=false),那么该消息会被放入“dead letter”queue 中。
该 queue 可用于排查 message 被 reject 或 undeliver 的原因。

问题十八:为什么说保证 message 被可靠持久化的条件是 queue 和 exchange 具有durable 属性,同时 message 具有 persistent 属性才行?

答:binding 关系可以表示为 exchange – binding – queue 。从文档中我们知道,若要求
投递的 message 能够不丢失,要求 message 本身设置 persistent 属性,要求 exchange
和 queue 都设置 durable 属性。其实这问题可以这么想,若 exchange 或 queue 未设置
durable 属性,则在其 crash 之后就会无法恢复,那么即使 message 设置了 persistent 属
性,仍然存在 message 虽然能恢复但却无处容身的问题;同理,若 message 本身未设置
persistent 属性,则 message 的持久化更无从谈起。

问题十九:什么情况下会出现 blackholed 问题?

答:blackholed 问题是指,向 exchange 投递了 message ,而由于各种原因导致该
message 丢失,但发送者却不知道。可导致 blackholed 的情况:1.向未绑定 queue 的
exchange 发送 message;2.exchange 以 binding_key key_A 绑定了 queue queue_A,但向
该 exchange 发送 message 使用的 routing_key 却是 key_B。

问题二十:如何防止出现 blackholed 问题?

答:没有特别好的办法,只能在具体实践中通过各种方式保证相关 fabric 的存在。另外,
如果在执行 Basic.Publish 时设置 mandatory=true ,则在遇到可能出现 blackholed 情况
时,服务器会通过返回 Basic.Return 告之当前 message 无法被正确投递(内含原因 312
NO_ROUTE)。

问题二十一:Consumer Cancellation Notification 机制用于什么场景?

答:用于保证当镜像 queue 中 master 挂掉时,连接到 slave 上的 consumer 可以收到自
身 consume 被取消的通知,进而可以重新执行 consume 动作从新选出的 master 出获得
消息。若不采用该机制,连接到 slave 上的 consumer 将不会感知 master 挂掉这个事
情,导致后续无法再收到新 master 广播出来的 message 。另外,因为在镜像 queue 模
式下,存在将 message 进行 requeue 的可能,所以实现 consumer 的逻辑时需要能够正
确处理出现重复 message 的情况。

问题二十二:Basic.Reject 的用法是什么?

答:该信令可用于 consumer 对收到的 message 进行 reject 。若在该信令中设置
requeue=true,则当 RabbitMQ server 收到该拒绝信令后,会将该 message 重新发送到下
一个处于 consume 状态的 consumer 处(理论上仍可能将该消息发送给当前
consumer)。若设置 requeue=false ,则 RabbitMQ server 在收到拒绝信令后,将直接将该
message 从 queue 中移除。
另外一种移除 queue 中 message 的小技巧是,consumer 回复 Basic.Ack 但不对获取到的
message 做任何处理。
而 Basic.Nack 是对 Basic.Reject 的扩展,以支持一次拒绝多条 message 的能力。

问题二十三:为什么不应该对所有的 message 都使用持久化机制?

答:首先,必然导致性能的下降,因为写磁盘比写 RAM 慢的多,message 的吞吐量可能
有 10 倍的差距。其次,message 的持久化机制用在 RabbitMQ 的内置 cluster 方案时会
出现“坑爹”问题。矛盾点在于,若 message 设置了 persistent 属性,但 queue 未设置
durable 属性,那么当该 queue 的 owner node 出现异常后,在未重建该 queue 前,发
往该 queue 的 message 将被 blackholed ;若 message 设置了 persistent 属性,同时
queue 也设置了 durable 属性,那么当 queue 的 owner node 异常且无法重启的情况
下,则该 queue 无法在其他 node 上重建,只能等待其 owner node 重启后,才能恢复
该 queue 的使用,而在这段时间内发送给该 queue 的 message 将被 blackholed 。所
以,是否要对 message 进行持久化,需要综合考虑性能需要,以及可能遇到的问题。若想
达到 100,000 条/秒以上的消息吞吐量(单 RabbitMQ 服务器),则要么使用其他的方式来
确保 message 的可靠 delivery ,要么使用非常快速的存储系统以支持全持久化(例如使
用 SSD)。另外一种处理原则是:仅对关键消息作持久化处理(根据业务重要程度),且应
该保证关键消息的量不会导致性能瓶颈。

问题二十四:RabbitMQ 中的 cluster、mirrored queue,以及 warrens 机制分别用于解决什么问题?存在哪些问题?

答:cluster 是为了解决当 cluster 中的任意 node 失效后,producer 和 consumer 均可以
通过其他 node 继续工作,即提高了可用性;另外可以通过增加 node 数量增加 cluster
的消息吞吐量的目的。cluster 本身不负责 message 的可靠性问题(该问题由 producer 通
过各种机制自行解决);cluster 无法解决跨数据中心的问题(即脑裂问题)。另外,在
cluster 前使用 HAProxy 可以解决 node 的选择问题,即业务无需知道 cluster 中多个
node 的 ip 地址。可以利用 HAProxy 进行失效 node 的探测,可以作负载均衡。下图为
HAProxy + cluster 的模型。
Mirrored queue 是为了解决使用 cluster 时所创建的 queue 的完整信息仅存在于单一
node 上的问题,从另一个角度增加可用性。若想正确使用该功能,需要保证:1.consumer
需要支持 Consumer Cancellation Notification 机制;2.consumer 必须能够正确处理重复
message 。
Warrens 是为了解决 cluster 中 message 可能被 blackholed 的问题,即不能接受
producer 不停 republish message 但 RabbitMQ server 无回应的情况。Warrens 有两种构
成方式,一种模型是两台独立的 RabbitMQ server + HAProxy ,其中两个 server 的状态分
别为 active 和 hot-standby 。该模型的特点为:两台 server 之间无任何数据共享和协议
交互,两台 server 可以基于不同的 RabbitMQ 版本。如下图所示
另一种模型为两台共享存储的 RabbitMQ server + keepalived ,其中两个 server 的状态分
别为 active 和 cold-standby 。该模型的特点为:两台 server 基于共享存储可以做到完全
恢复,要求必须基于完全相同的 RabbitMQ 版本。如下图所示
Warrens 模型存在的问题:对于第一种模型,虽然理论上讲不会丢失消息,但若在该模型
上使用持久化机制,就会出现这样一种情况,即若作为 active 的 server 异常后,持久化
在该 server 上的消息将暂时无法被 consume ,因为此时该 queue 将无法在作为 hot-
standby 的 server 上被重建,所以,只能等到异常的 active server 恢复后,才能从其上的
queue 中获取相应的 message 进行处理。而对于业务来说,需要具有:a.感知 AMQP 连
接断开后重建各种 fabric 的能力;b.感知 active server 恢复的能力;c.切换回 active
server 的时机控制,以及切回后,针对 message 先后顺序产生的变化进行处理的能力。
对于第二种模型,因为是基于共享存储的模式,所以导致 active server 异常的条件,可能
同样会导致 cold-standby server 异常;另外,在该模型下,要求 active 和 cold-standby
的 server 必须具有相同的 node 名和 UID ,否则将产生访问权限问题;最后,由于该模
型是冷备方案,故无法保证 cold-standby server 能在你要求的时限内成功启动。

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