在高并發的情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？

首先我們看下消息周期投遞過程：

解決RabbitMQ消息丟失問題和保證消息可靠性

我們把該圖分三部分，左中右三部分，每部分都會導致消息丟失情況：

1.生產者生產消息到RabbitMQ-Server 消息丟失場景

1. 外界環境問題導致：發生網絡丟包、網絡故障等造成消息丟失

2. 代碼層面，配置層面，考慮不全導致消息丟失

發送端使用Confirm模式，方案不夠嚴謹，比如MQ Server接收消息失敗發送 nack給發送端后，發送端監聽失敗或者沒做任何事情，消息丟失的情況；

再比如發送消息到exchange后，發下路由和queue沒有綁定，消息會存在丟失情況，下面會講到具體的例子。

2.RabbitMQ-Server中存儲的消息丟失

1. 消息沒有持久化導致丟失

2. 單節點或者集群模式沒有鏡像模式消息丟失

3. 個別磁盤意外損害導致消息同步失敗

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之后，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，比如發生網絡丟包、網絡故障等造成消息丟失，一般情況下如果不采取措施，生產者無法感知消息是否已經正確無誤的發送到exchange中,如果生產者能感知到的話，它可以進行進一步的處理動作，比如重新投遞相關消息以確保消息的可靠性。

1.1 別擔心，有一種方案可以解決：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 源碼截圖如下：com.rabbitmq.client 包中public interface Channel extendsShutdownNotifier {}接口

在生產者發送消息之前，通過channel.txSelect開啟一個事務，接著發送消息， 如果消息投遞server失敗，進行事務回滾channel.txRollback，然后重新發送， 如果server收到消息，就提交事務channel.txCommit但是，很少有人這么干，因為這是同步操作，一條消息發送之后會使發送端阻塞，以等待RabbitMQ-Server的回應，之后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降低。

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）

首先生產者通過調用channel.confirmSelect方法將信道設置為confirm模式，一旦信道進入confirm模式，所有在該信道上面發布的消息都會被指派一個唯一的ID（從1開始），一旦消息被投遞到所有匹配的隊列之后，RabbitMQ就會發送一個確認（Basic.Ack）給生產者（包含消息的唯一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每發送一條消息后，調用waitForConfirms()方法，等待broker端confirm，如果服務器端返回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每發送一批消息后，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后producer端會回調這個方法。 我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，而是根據業務情況， 各個客戶端程序需要定期(每x秒)或定量(每x條)或者兩者結合來pubish消息，然后等待服務器端confirm。相比普通confirm模式，批量可以極大提升confirm效率。

但是有沒有發現什么問題？

問題1: 批量發送的邏輯復雜話了。

問題2: 一旦出現confirm返回false或者超時的情況時，客戶端需要將這一批次的消息全部重發，這會帶來明顯的重復消息數量，并且，當消息經常丟失時，批量confirm性能應該是不升反降的。

異步confirm模式

異步模式需要自己多寫一部分復雜的代碼實現，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升，發送完畢之后，可以繼續發送其他消息。 MQServer通知生產端ConfirmListener監聽類：用戶可以繼承接口實現自己的實現類，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：

上面的接口很有意思，如果是你的話，怎么實現？ 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，里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，表示到這個序號之前的所有消息都已經得到了處理。這樣客戶端和服務端通知的次數就減少類，提升類性能。

加點消息存儲和刪除邏輯

事務機制和publisher confirm機制確保的是消息能夠正確的發送至RabbitMQ，這里的“發送至RabbitMQ”的含義是指消息被正確的發往至RabbitMQ的交換器，如果此交換器沒有匹配的隊列的話，那么消息也將會丟失，怎么辦？

這里有兩個解決方案，

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

我們看下RabbitMQ客戶端代碼方法

Channel 類中 發布消息方法

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標志位設置為true時，如果exchange根據自身類型和消息routeKey無法找到一個符合條件的queue，?那么會調用basic.return方法將消息返回給生產者<br>
?*?當mandatory設置為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標志位設置為true時，如果exchange在將消息路由到queue(s)時發現對于的queue上沒有消費者，?那么這條消息不會放入隊列中。
?當immediate標志位設置為false時,exchange路由的隊列沒有消費者時，該消息會通過basic.return方法返還給生產者。
?*?RabbitMQ?3.0版本開始去掉了對于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，因為生產者不關心消息是否被消費者消費掉
?*/
?@Setter(AccessLevel.PACKAGE)
?private?boolean?immediate;

所以為了保證消息的可靠性，需要設置發送消息代碼邏輯。如果不單獨形式設置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？通過調用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，可以重新投遞或者其它方案來提高消息的可靠性。
?System.out.println("Basic.Return返回的結果是："?+?message);
?}
?});

此時有人問了，不想復雜化生產者的編程邏輯，又不想消息丟失，那么怎么辦？ 還好RabbitMQ提供了一個叫做alternate-exchange東西，翻譯下就是備份交換器，這個干什么用呢？很簡單，它可以將未被路由的消息存儲在另一個exchange隊列中，再在需要的時候去處理這些消息。

那如何實現呢？

簡單一點可以通過webui管理后臺設置，當你新建一個exchange業務的時候，可以給它設置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

當你發送消息到你自己的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

那么有人有個疑問，上面介紹了，兩種方式處理，發送的消息無法路由到隊列的方案， 如果備份交換器和mandatory參數一起使用，會有什么效果？

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，只能同步開啟、提交及回滾。

2. Confirm:消息進入緩沖區，支持同步、異步、批量確認。

3. Transaction和publisher confirm機制兩者是互斥的

4. 一般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

一般消息都是存內存中的，如果消息沒有持久化硬盤，一天機器需要重啟，獲取意外停電，重啟機器后，消息全丟了，所以消息持久化是必備。