消息队列面试题

1.为什么要使用消息队列

解耦、异步、削峰

(1)解耦

传统模式的缺点:

  • 系统间耦合性太强,如下图所示,系统A在代码中直接调用系统B和系统C的代码,如果将来D系统接入,系统A还需要修改代码,过于麻烦!

  

中间件模式(消息队列)优点:

  • 将消息写入消息队列,需要消息的系统自己从消息队列中订阅,从而系统A不需要做任何修改。

(2) 异步

传统模式:

  • 一些非必要的业务逻辑以同步的方式运行,太耗费时间。

中间件模式(消息队列)优点:

(3) 削峰

传统模式缺点

  • 并发量大的时间,所有的请求直接怼到数据库,造成数据库连接异常

中间件模式(消息队列)优点:

  • 系统A慢慢的按照数据库能处理的并发量,从消息队列中慢慢拉取消息。在生产中,这个短暂的高峰期积压是允许的。

 

2 使用消息队列有哪些缺点

  • 系统可用性降低:你想呀,本来其他系统只要运行好好的,那你的系统就是正常的。现在你非要加入个消息队列进去,那消息队列挂了,你的系统不是呵呵了。因此,系统可用性会降低
  • 系统复杂性增加:加入了消息队列,要多考虑很多方面的问题,比如:一致性问题、如何保证消息不被重复消费、如何保证消息可靠性传输等。因此,需要考虑的东西更多,刺痛复杂性增大。

3 消息队列如何选型?

(1)中小型软件公司,建议选RabbitMQ.一方面,erlang语言天生具备高并发的特性,而且他的管理界面用起来十分方便。

(2)大型软件公司,根据具体使用在rocketMq和kafka之间二选一。一方面,大型软件公司,具备足够的资金搭建分布式环境,也具备足够大的数据量。针对rocketMQ,大型软件公司也可以抽出人手对rocketMQ进行定制化开发,毕竟国内有能力改JAVA源码的人,还是相当多的。至于kafka,根据业务场景选择,如果有日志采集功能,肯定是首选kafka了。具体该选哪个,看使用场景。

5.如何保证消息不被重复消费

  其实无论是哪种消息队列,造成重复消费原因其实都是类似的。正常情况下,消费者在消费消息的时候,消费完毕后,会发送一个确认消息给消息队列,消息队列就知道该消息被消费了,就会将该消息从消息队列中删除。

重复消费的原因:

  就是因为网络传输等等故障,确认信息没有传送到消息队列,导致消息队列不知道自己已经消费过该消息了,再次将消息分发给其他的消费者。

6.如何保证消费的可靠性传输?

  • 生产者弄丢数据
  • 消息队列弄丢数据
  • 消费者弄丢数据

 (1)生产者丢数据
从生产者弄丢数据这个角度来看,RabbitMQ提供transaction和confirm模式来确保生产者不丢消息。

  transaction机制就是说,发送消息前,开启事务(channel.txSelect()),然后发送消息,如果发送过程中出现什么异常,事务就会回滚(channel.txRollback()),如果发送成功则提交事务(channel.txCommit())。

(2)消息队列丢数据

处理消息队列丢数据的情况,一般是开启持久化磁盘的配置。这个持久化配置可以和confirm机制配合使用,你可以在消息持久化磁盘后,再给生产者发送一个Ack信号。这样,如果消息持久化磁盘之前,rabbitMQ阵亡了,那么生产者收不到Ack信号,生产者会自动重发。

那么如何持久化呢,这里顺便说一下吧,其实也很容易,就下面两步

  1. 将queue的持久化标识durable设置为true,则代表是一个持久的队列
  2. 发送消息的时候将deliveryMode=2

这样设置以后,即使rabbitMQ挂了,重启后也能恢复数据.

(3)消费者丢数据

  消费者丢数据一般是因为采用了自动确认消息模式。这种模式下,消费者会自动确认收到信息。这时rabbitMQ会立即将消息删除,这种情况下,如果消费者出现异常而未能处理消息,就会丢失该消息。

7. 如何确保消息正确地发送至RabbitMQ?

RabbitMQ使用发送方确认模式,确保消息正确地发送到RabbitMQ。

发送方确认模式:将信道设置成confirm模式(发送方确认模式),则所有在信道上发布的消息都会被指派一个唯一的ID。一旦消息被投递到目的队列后,或者消息被写入磁盘后(可持久化的消息),信道会发送一个确认给生产者(包含消息唯一ID)。如果RabbitMQ发生内部错误从而导致消息丢失,会发送一条nack(not acknowledged,未确认)消息。

发送方确认模式是异步的,生产者应用程序在等待确认的同时,可以继续发送消息。当确认消息到达生产者应用程序,生产者应用程序的回调方法就会被触发来处理确认消息。

8. 如何确保消息接收方消费了消息?

接收方消息确认机制:消费者接收每一条消息后都必须进行确认(消息接收和消息确认是两个不同操作)。只有消费者确认了消息,RabbitMQ才能安全地把消息从队列中删除。

这里并没有用到超时机制,RabbitMQ仅通过Consumer的连接中断来确认是否需要重新发送消息。也就是说,只要连接不中断,RabbitMQ给了Consumer足够长的时间来处理消息。

下面罗列几种特殊情况:

  • 如果消费者接收到消息,在确认之前断开了连接或取消订阅,RabbitMQ会认为消息没有被分发,然后重新分发给下一个订阅的消费者。(可能存在消息重复消费的隐患,需要根据bizId去重)
  • 如果消费者接收到消息却没有确认消息,连接也未断开,则RabbitMQ认为该消费者繁忙,将不会给该消费者分发更多的消息。

9. 如何避免消息重复投递或重复消费?

在消息生产时,MQ内部针对每条生产者发送的消息生成一个inner-msg-id,作为去重和幂等的依据(消息投递失败并重传),避免重复的消息进入队列;在消息消费时,要求消息体中必须要有一个bizId(对于同一业务全局唯一,如支付ID、订单ID、帖子ID等)作为去重和幂等的依据,避免同一条消息被重复消费。

10. 消息基于什么传输?

由于TCP连接的创建和销毁开销较大,且并发数受系统资源限制,会造成性能瓶颈。RabbitMQ使用信道的方式来传输数据。信道是建立在真实的TCP连接内的虚拟连接,且每条TCP连接上的信道数量没有限制。

11. 消息如何分发?

若该队列至少有一个消费者订阅,消息将以循环(round-robin)的方式发送给消费者。每条消息只会分发给一个订阅的消费者(前提是消费者能够正常处理消息并进行确认)。

12. 消息怎么路由?

从概念上来说,消息路由必须有三部分:交换器、路由、绑定。生产者把消息发布到交换器上;绑定决定了消息如何从路由器路由到特定的队列;消息最终到达队列,并被消费者接收。

  1. 消息发布到交换器时,消息将拥有一个路由键(routing key),在消息创建时设定。
  2. 通过队列路由键,可以把队列绑定到交换器上。
  3. 消息到达交换器后,RabbitMQ会将消息的路由键与队列的路由键进行匹配(针对不同的交换器有不同的路由规则)。如果能够匹配到队列,则消息会投递到相应队列中;如果不能匹配到任何队列,消息将进入 “黑洞”。

常用的交换器主要分为一下三种:

  • direct:如果路由键完全匹配,消息就被投递到相应的队列
  • fanout:如果交换器收到消息,将会广播到所有绑定的队列上
  • topic:可以使来自不同源头的消息能够到达同一个队列。 使用topic交换器时,可以使用通配符,比如:“*” 匹配特定位置的任意文本, “.” 把路由键分为了几部分,“#” 匹配所有规则等。特别注意:发往topic交换器的消息不能随意的设置选择键(routing_key),必须是由"."隔开的一系列的标识符组成。

14. 如何确保消息不丢失?

消息持久化的前提是:将交换器/队列的durable属性设置为true,表示交换器/队列是持久交换器/队列,在服务器崩溃或重启之后不需要重新创建交换器/队列(交换器/队列会自动创建)。

如果消息想要从Rabbit崩溃中恢复,那么消息必须:

  • 在消息发布前,通过把它的 “投递模式” 选项设置为2(持久)来把消息标记成持久化
  • 将消息发送到持久交换器
  • 消息到达持久队列

RabbitMQ确保持久性消息能从服务器重启中恢复的方式是,将它们写入磁盘上的一个持久化日志文件,当发布一条持久性消息到持久交换器上时,Rabbit会在消息提交到日志文件后才发送响应(如果消息路由到了非持久队列,它会自动从持久化日志中移除)。一旦消费者从持久队列中消费了一条持久化消息,RabbitMQ会在持久化日志中把这条消息标记为等待垃圾收集。如果持久化消息在被消费之前RabbitMQ重启,那么Rabbit会自动重建交换器和队列(以及绑定),并重播持久化日志文件中的消息到合适的队列或者交换器上。

15. 使用RabbitMQ有什么好处?

  • 应用解耦(系统拆分)
  • 异步处理(预约挂号业务处理成功后,异步发送短信、推送消息、日志记录等)
  • 消息分发
  • 流量削峰
  • 消息缓冲
  • ......

 16. 其他

RabbitMQ是 消息投递服务,在应用程序和服务器之间扮演路由器的角色,而应用程序或服务器可以发送和接收包裹。其通信方式是一种 “发后即忘(fire-and-forget)” 的单向方式。

其中消息包含两部分内容:有效载荷(payload)和标签(label)

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