RabbitMQ系列（六）你不知道的RabbitMQ集群架构全解

前言

本文将系统的介绍一下RabbitMQ集群架构的特点、异常处理、搭建和使用中要注意的一些细节。

知识点

一、为什么使用集群？

二、集群的特点

三、集群异常处理

四、集群节点类型

五、集群搭建方法

六、镜像队列

一、为什么使用集群？

内建集群作为RabbitMQ最优秀的功能之一，它的作用有两个：

允许消费者和生产者在Rabbit节点崩溃的情况下继续运行；
通过增加节点来扩展Rabbit处理更多的消息，承载更多的业务量；

二、集群的特点

RabbitMQ的集群是由多个节点组成的，但我们发现不是每个节点都有所有队列的完全拷贝。

RabbitMQ节点不完全拷贝特性

为什么默认情况下RabbitMQ不将所有队列内容和状态复制到所有节点？

有两个原因：

存储空间——如果每个节点都拥有所有队列的完全拷贝，这样新增节点不但没有新增存储空间，反而增加了更多的冗余数据。
性能——如果消息的发布需安全拷贝到每一个集群节点，那么新增节点对网络和磁盘负载都会有增加，这样违背了建立集群的初衷，新增节点并没有提升处理消息的能力，最多是保持和单节点相同的性能甚至是更糟。

所以其他非所有者节点只知道队列的元数据，和指向该队列节点的指针。

三、集群异常处理

根据节点不无安全拷贝的特性，当集群节点崩溃时，该节点队列和关联的绑定就都丢失了，附加在该队列的消费者丢失了其订阅的信息，那么怎么处理这个问题呢？

这个问题要分为两种情况：

消息已经进行了持久化，那么当节点恢复，消息也恢复了；
消息未持久化，可以使用下文要介绍的双活冗余队列，镜像队列保证消息的可靠性；

四、集群节点类型

节点的存储类型分为两种：

磁盘节点
内存节点

磁盘节点就是配置信息和元信息存储在磁盘上，内次节点把这些信息存储在内存中，当然内次节点的性能是大大超越磁盘节点的。

单节点系统必须是磁盘节点，否则每次你重启RabbitMQ之后所有的系统配置信息都会丢失。

RabbitMQ要求集群中至少有一个磁盘节点，当节点加入和离开集群时，必须通知磁盘节点。

特殊异常：集群中唯一的磁盘节点崩溃了

如果集群中的唯一一个磁盘节点，结果这个磁盘节点还崩溃了，那会发生什么情况？

如果唯一磁盘的磁盘节点崩溃了，不能进行如下操作：

不能创建队列
不能创建交换器
不能创建绑定
不能添加用户
不能更改权限
不能添加和删除集群几点

总结：如果唯一磁盘的磁盘节点崩溃，集群是可以保持运行的，但你不能更改任何东西。

解决方案：在集群中设置两个磁盘节点，只要一个可以，你就能正常操作。

五、集群搭建方法

本章我们用Docker来创建RabbitMQ集群，一来是因为操作简便，二是因为可以更充分的利用服务器硬件资源，三来是Docker也是现在的主流部署方案，关于更多的Docker详情可以查看我的另一篇：《使用Docker部署RabbitMQ集群)》接下来，进入我们的正文，集群搭建分为两步：

步骤一：安装多个RabbitMQ
步骤二：加入RabbitMQ节点到集群

步骤一：安装多个RabbitMQ

docker run -d --hostname rabbit1 --name myrabbit1 -p 15672:15672 -p 5672:5672 -e RABBITMQ_ERLANG_COOKIE='rabbitcookie' rabbitmq:3.6.15-management

docker run -d --hostname rabbit2 --name myrabbit2 -p 5673:5672 --link myrabbit1:rabbit1 -e RABBITMQ_ERLANG_COOKIE='rabbitcookie' rabbitmq:3.6.15-management

docker run -d --hostname rabbit3 --name myrabbit3 -p 5674:5672 --link myrabbit1:rabbit1 --link myrabbit2:rabbit2 -e RABBITMQ_ERLANG_COOKIE='rabbitcookie' rabbitmq:3.6.15-management

具体的参数含义，参见上文“启动RabbitMQ”部分。

注意点：

多个容器之间使用“--link”连接，此属性不能少；
Erlang Cookie值必须相同，也就是RABBITMQ_ERLANG_COOKIE参数的值必须相同，原因见下文“配置相同Erlang Cookie”部分；

步骤二：加入RabbitMQ节点到集群

设置节点1：

docker exec -it myrabbit1 bash
rabbitmqctl stop_app
rabbitmqctl reset
rabbitmqctl start_app
exit

设置节点2，加入到集群：

docker exec -it myrabbit2 bash
rabbitmqctl stop_app
rabbitmqctl reset
rabbitmqctl join_cluster --ram rabbit@rabbit1
rabbitmqctl start_app
exit

参数“--ram”表示设置为内存节点，忽略次参数默认为磁盘节点。

设置节点3，加入到集群：

docker exec -it myrabbit3 bash
rabbitmqctl stop_app
rabbitmqctl reset
rabbitmqctl join_cluster --ram rabbit@rabbit1
rabbitmqctl start_app
exit

设置好之后，使用http://物理机ip:15672 进行访问了，默认账号密码是guest/guest，效果如下图：

到此为止，我们已经完成了RabbitMQ集群的建立，启动了3个节点，1个磁盘节点和2个内存节点。

设置节点类型

如果你想更换节点类型可以通过命令修改，如下：

rabbitmqctl stop_app

rabbitmqctl change_cluster_node_type dist

rabbitmqctl change_cluster_node_type ram

rabbitmqctl start_app

移除节点

如果想要把节点从集群中移除，可使用如下命令实现：

rabbitmqctl stop_app

rabbitmqctl restart

rabbitmqctl start_app

集群重启顺序

集群重启的顺序是固定的，并且是相反的。如下所述：

启动顺序：磁盘节点 => 内存节点
关闭顺序：内存节点 => 磁盘节点

最后关闭必须是磁盘节点，不然可能回造成集群启动失败、数据丢失等异常情况。

六、镜像队列

镜像队列是Rabbit2.6.0版本带来的一个新功能，允许内建双活冗余选项，与普通队列不同，镜像节点在集群中的其他节点拥有从队列拷贝，一旦主节点不可用，最老的从队列将被选举为新的主队列。

镜像队列的工作原理：在某种程度上你可以将镜像队列视为，拥有一个隐藏的fanout交换器，它指示者信道将消息分发到从队列上。

设置镜像队列

设置镜像队列命令：“rabbitmqctl set_policy 名称匹配模式（正则）镜像定义”，例如，设置名称为mypolicy的镜像队列，匹配所有名称是amp开头的队列都存储在2个节点上的命令如下：

rabbitmqctl set_policy mypolicy "^amp*" '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2}'

可以看出设置镜像队列，一共有三个参数，每个参数用空格分割。

参数一：名称，可以随便填；
参数二：队列名称的匹配规则，使用正则表达式表示；
参数三：为镜像队列的主体规则，是json字符串，分为三个属性：ha-mode | ha-params | ha-sync-mode，分别的解释如下：

ha-mode：镜像模式，分类：all/exactly/nodes，all存储在所有节点；exactly存储x个节点，节点的个数由ha-params指定；nodes指定存储的节点上名称，通过ha-params指定；
ha-params：作为参数，为ha-mode的补充；
ha-sync-mode：镜像消息同步方式：automatic（自动），manually（手动）；

设置好镜像队列存储2个节点的效果如下图：