在高併發的狀況下如何保證消息的可靠性？消息丟失如何解決？

本文分三部分說明

1. mq消息丟失場景有哪些？

2. 如何避免消息丟失？

3. 大廠如何解決這些問題的？

mq消息丟失場景有哪些？

首先咱們看下消息週期投遞過程：

解決RabbitMQ消息丟失問題和保證消息可靠性

咱們把該圖分三部分，左中右三部分，每部分都會致使消息丟失狀況：

1.生產者生產消息到RabbitMQ-Server 消息丟失場景

1. 外界環境問題致使：發生網絡丟包、網絡故障等形成消息丟失

2. 代碼層面，配置層面，考慮不全致使消息丟失

發送端使用Confirm模式，方案不夠嚴謹，好比MQ Server接收消息失敗發送 nack給發送端後，發送端監聽失敗或者沒作任何事情，消息丟失的狀況；

再好比發送消息到exchange後，發下路由和queue沒有綁定，消息會存在丟失狀況，下面會講到具體的例子。

2.RabbitMQ-Server中存儲的消息丟失

1. 消息沒有持久化致使丟失

2. 單節點或者集羣模式沒有鏡像模式消息丟失

3. 個別磁盤意外損害致使消息同步失敗

4. 機房被炸

3.RabbitMQ-Server到消費者消息丟失

1. 消費者接收到相關消息以後，還沒來得及處理就宕機了，消息丟失

如何避免消息丟失？

下面也是從三個方面介紹：

1. 生產者生產消息到RabbitMQ-Server 可靠性保證

2. RabbitMQ-Server中存儲的消息如何保證

3. RabbitMQ-Server到消費者消息如何不丟

1. 生產者生產消息到RabbitMQ-Server可靠性保證

這個過程，消息可能會丟，好比發生網絡丟包、網絡故障等形成消息丟失，通常狀況下若是不採起措施，生產者沒法感知消息是否已經正確無誤的發送到exchange中,若是生產者能感知到的話，它能夠進行進一步的處理動做，好比從新投遞相關消息以確保消息的可靠性。

1.1 別擔憂，有一種方案能夠解決：就是 AMQP協議提供的一個事務機制

RabbitMQ客戶端中Channel 接口提供了幾個事務機制相關的方法： channel.txSelect channel.txCommit channel.txRollback 源碼截圖以下：com.rabbitmq.client 包中public interface Channel extendsShutdownNotifier {}接口

在生產者發送消息以前，經過channel.txSelect開啓一個事務，接着發送消息， 若是消息投遞server失敗，進行事務回滾channel.txRollback，而後從新發送， 若是server收到消息，就提交事務channel.txCommit可是，不多有人這麼幹，由於這是同步操做，一條消息發送以後會使發送端阻塞，以等待RabbitMQ-Server的迴應，以後才能繼續發送下一條消息，生產者生產消息的吞吐量和性能都會大大下降。

1.2 不過幸運的是RabbitMQ提供了一個改進方案，即發送方確認機制（publisher confirm）

首先生產者經過調用channel.confirmSelect方法將信道設置爲confirm模式，一旦信道進入confirm模式，全部在該信道上面發佈的消息都會被指派一個惟一的ID（從1開始），一旦消息被投遞到全部匹配的隊列以後，RabbitMQ就會發送一個確認（Basic.Ack）給生產者（包含消息的惟一deliveryTag和multiple參數），這就使得生產者知曉消息已經正確到達了目的地了。

其實Confirm模式有三種方式實現：

1. 串行confirm模式：producer每發送一條消息後，調用waitForConfirms()方法，等待broker端confirm，若是服務器端返回false或者超時時間內未返回，客戶端進行消息重傳。

2. 批量confirm模式：producer每發送一批消息後，調用waitForConfirms()方法，等待broker端confirm。

3. 異步confirm模式：提供一個回調方法，broker confirm了一條或者多條消息後producer端會回調這個方法。 咱們分別來看看這三種confirm模式

串行confirm

批量confirm模式

上面代碼是簡單版本的，生產環境絕對不是循環發送的，而是根據業務狀況， 各個客戶端程序須要按期(每x秒)或定量(每x條)或者二者結合來pubish消息，而後等待服務器端confirm。相比普通confirm模式，批量能夠極大提高confirm效率。

可是有沒有發現什麼問題？

問題1: 批量發送的邏輯複雜話了。

問題2: 一旦出現confirm返回false或者超時的狀況時，客戶端須要將這一批次的消息所有重發，這會帶來明顯的重複消息數量，而且，當消息常常丟失時，批量confirm性能應該是不升反降的。

異步confirm模式

異步模式須要本身多寫一部分複雜的代碼實現，異步監聽類，監聽server端的通知消息，異步的好處性能會大幅度提高，發送完畢以後，能夠繼續發送其餘消息。 MQServer通知生產端ConfirmListener監聽類：用戶能夠繼承接口實現本身的實現類，處理消息確認機制，此處繼承類代碼省略，就是上面 ProxiedConfirmListener 類： 下面貼下要實現的接口：

上面的接口頗有意思，若是是你的話，怎麼實現？ 消息投遞前如何存儲消息，ack 和 nack 如何處理消息？

下面看下異步confirm的消息投遞流程：

解決RabbitMQ消息丟失問題和保證消息可靠性

解釋下這張圖片：

channerl1 連續發類1，2，3條消息到RabbitMQ-Server，RabbitMQ-Server通知返回一條通知，裏面包含回傳給生產者的確認消息中的deliveryTag包含了確認消息的序號，此外還有一個參數multiple=true，表示到這個序號以前的全部消息都已經獲得了處理。這樣客戶端和服務端通知的次數就減小類，提高類性能。

加點消息存儲和刪除邏輯

事務機制和publisher confirm機制確保的是消息可以正確的發送至RabbitMQ，這裏的「發送至RabbitMQ」的含義是指消息被正確的發往至RabbitMQ的交換器，若是此交換器沒有匹配的隊列的話，那麼消息也將會丟失，怎麼辦？

這裏有兩個解決方案，

1. 使用mandatory 設置true

2. 利用備份交換機（alternate-exchange）：實現沒有路由到隊列的消息

咱們看下RabbitMQ客戶端代碼方法

Channel 類中 發佈消息方法

void basicPublish(String exchange, String routingKey, boolean mandatory, boolean immediate, BasicProperties props, byte[] body)
 throws IOException;

解釋下：basicPublish 方法中的，mandatory和immediate

/**
 * 當mandatory標誌位設置爲true時，若是exchange根據自身類型和消息routeKey沒法找到一個符合條件的queue， 那麼會調用basic.return方法將消息返回給生產者<br>
 * 當mandatory設置爲false時，出現上述情形broker會直接將消息扔掉。
 */
 @Setter(AccessLevel.PACKAGE)
 private boolean mandatory = false;
 /**
 * 當immediate標誌位設置爲true時，若是exchange在將消息路由到queue(s)時發現對於的queue上沒有消費者， 那麼這條消息不會放入隊列中。
 當immediate標誌位設置爲false時,exchange路由的隊列沒有消費者時，該消息會經過basic.return方法返還給生產者。
 * RabbitMQ 3.0版本開始去掉了對於immediate參數的支持，對此RabbitMQ官方解釋是：這個關鍵字違背了生產者和消費者之間解耦的特性，由於生產者不關心消息是否被消費者消費掉
 */
 @Setter(AccessLevel.PACKAGE)
 private boolean immediate;

因此爲了保證消息的可靠性，須要設置發送消息代碼邏輯。若是不單獨形式設置mandatory=false

使用mandatory 設置true的時候有個關鍵點要調整，生產者如何獲取到沒有被正確路由到合適隊列的消息呢？經過調用channel.addReturnListener來添加ReturnListener監聽器實現，只要發送的消息，沒有路由到具體的隊列，ReturnListener就會收到監聽消息。

channel.addReturnListener(new ReturnListener() {
 public void handleReturn(int replyCode, String replyText, String exchange, String routingKey, AMQP
 .BasicProperties basicProperties, byte[] body) throws IOException {
 String message = new String(body);
 //進入該方法表示，沒路由到具體的隊列
 //監聽到消息，能夠從新投遞或者其它方案來提升消息的可靠性。
 System.out.println("Basic.Return返回的結果是：" + message);
 }
 });

此時有人問了，不想複雜化生產者的編程邏輯，又不想消息丟失，那麼怎麼辦？ 還好RabbitMQ提供了一個叫作alternate-exchange東西，翻譯下就是備份交換器，這個幹什麼用呢？很簡單，它能夠將未被路由的消息存儲在另外一個exchange隊列中，再在須要的時候去處理這些消息。

那如何實現呢？

簡單一點能夠經過webui管理後臺設置，當你新建一個exchange業務的時候，能夠給它設置Arguments，這個參數就是 alternate-exchange，其實alternate-exchange就是一個普通的exchange，類型最好是fanout 方便管理

解決RabbitMQ消息丟失問題和保證消息可靠性

當你發送消息到你本身的exchange時候，對應key沒有路由到queue，就會自動轉移到alternate-exchange對應的queue，起碼消息不會丟失。

下面一張圖看下投遞過程：

解決RabbitMQ消息丟失問題和保證消息可靠性

那麼有人有個疑問，上面介紹了，兩種方式處理，發送的消息沒法路由到隊列的方案， 若是備份交換器和mandatory參數一塊兒使用，會有什麼效果？

答案是：mandatory參數無效

總結下上面內容，主要如何保證消息從生產者到RabbitMQ Server 端可靠性

1. Transaction: 消息落盤，只能同步開啓、提交及回滾。

2. Confirm:消息進入緩衝區，支持同步、異步、批量確認。

3. Transaction和publisher confirm機制二者是互斥的

4. 通常在生產者這塊避免數據丟失，都是用 Confirm 機制的。

2.RabbitMQ-Server中存儲的消息如何保證

通常消息都是存內存中的，若是消息沒有持久化硬盤，一天機器須要重啓，獲取意外停電，重啓機器後，消息全丟了，因此消息持久化是必備。