Python 操作 Rabbit MQ 工作队列 (四)

Python 操作 Rabbit MQ 工作队列 (四)

一、工作队列简介：

主要介绍，我们将会创建一个工作队列，用于在多个工作人员之间分配耗时的任务。

工作队列：又称为任务队列，为了避免等待一些占用大量资源、时间的操作。当我们把任务当作消息发送到队列中，一个运行在后台的工作者进程就会取出任务，然后进行处理。当运行多个工作者，任务就会在它们之间共享。

二、准备工作：

首先，我们将发送一些字符串，把这些字符串当作复杂的任务，我们使用time.sleep()函数来模拟这种情况。我们在字符串中加上点号(.)来表示任务的复杂程度，一个点(.)就会耗时1秒钟。比如"Hello…"，就会耗时6秒种。

将之前的send.py文件，做简单调整，以便可发送随意的消息，到工作队列中。名命为new_task.py：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*- 
import pika
import sys

message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "Hello World!"

# 创建一个实例  本地访问IP地址可以为 localhost 后面5672是端口地址(可以不用指定, 因为默认就是5672)
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', 5672))

# 声明一个管道, 在管道里发送消息
channel = connection.channel()

# 在管道里声明队列名称
channel.queue_declare(queue='hello')

# 参数exchange=''表示默认交换, 目前记住rabbitmq消息永远不是直接发送到队列中的, 它需要通过交换
channel.basic_publish(exchange='', routing_key='hello', body=message)

print "[x] sent {}".format(message, )
# 队列关闭
connection.close()

更改receive.py脚本，将消息体中每一个点号(.)模拟1秒种的操作，它会从任务队列中获取消息并执行。名命为worker.py：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import pika
import time

# 创建实例
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))

# 声明管道
channel = connection.channel()

# 这里又声明一次'hello'队列, 因为你不知道哪个程序(send.py)先运行, 所以要声明两次
channel.queue_declare(queue='hello')


def callback(ch, method, properties, body):
    print '[X] Received{}'.format(body,)
    time.sleep(body.count('.'))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)  # 告诉生产者, 消息处理完成


# 消费消息
channel.basic_consume(queue='hello',  # 从指定的消息队列中接收消息
                      on_message_callback=callback)  # 如果收到消息, 就调用callback函数来处理

print('=======正在等待消息========')
channel.start_consuming()  # 开始消费消息

三、循环调度:

使用工作队列的一个好处就是它能够并行的处理队列，如果累积了很多任务，我们仅需要添加更多的工作者(workers)就可以了，扩展很简单。

1.首先，先同时运行两个worker.py脚本，它们会从队列中获取消息；

2.需要打开三个终端，两个用来运行worker.py脚本，这俩个终端就是我们的两个消费者(Consumers)，C1和C2；

# shell-1
(lvhuiqi) [root@iz2zeap40j01vg100ifsf4z lvhuiqi]# python worker.py 
=======正在等待消息========

# shell-2
(lvhuiqi) [root@iz2zeap40j01vg100ifsf4z lvhuiqi]# python worker.py 
=======正在等待消息========

3.打开第三个终端，使用new_task.py进行发送任务：

# shell-3
python new_task.py python new_task.py First message.
[x] sent python new_task.py First message.

python new_task.py python new_task.py Second  message..
[x] sent python new_task.py Second message..

python new_task.py python new_task.py Third  message...
[x] sent python new_task.py Third message...

python new_task.py python new_task.py Fourth  message....
[x] sent python new_task.py Fourth message....

python new_task.py python new_task.py Fifth  message.....
[x] sent python new_task.py Fifth message.....

4.查看工作者(workers)如果处理，生产者发送的消息：

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# shell-1
(lvhuiqi) [root@iz2zeap40j01vg100ifsf4z lvhuiqi]# python worker.py
=======正在等待消息========
[X] Receivedpython new_task.py First message.
[X] Receivedpython new_task.py Third message...
[X] Receivedpython new_task.py Fifth message.....

# shell-2
(lvhuiqi) [root@iz2zeap40j01vg100ifsf4z lvhuiqi]# python worker.py
=======正在等待消息========
[X] Receivedpython new_task.py Second message..
[X] Receivedpython new_task.py Fourth message...

总结：

• RabbitMQ 会按顺序把消息发送给每个消费者(Consumer)，平均每个消费者都会收到同等数量的消息。这种发送消息的方式叫做轮询。

四、消息确认：

当处理一个比较耗时的任务时，如果消费者运行到一半就挂掉了，怎么办？

当消息被RabbitMQ发送给消费者之后，马上就会在内存中移除。这种情况，仅需要把一个工作者(worker)停止，正在处理的消息就会丢失。同时，所有发送到这个工作者的还没有处理的消息都会丢失。

当然，我们不向丢失任何任务消息。如果一个工作者(worker)挂掉了，我们希望任务会重新发送给其他的工作者。

解决办法：

• 为了防止消息跌势，RabbitMQ提供了消息的响应。消息者会通过一个ack(响应)，告诉RabbitMQ已经收到并处理了某条消息，然后RabbitMQ就会释放并删除这条消息。

• 若消费者(Consunmer)挂掉了，没有发送响应，RabbitMQ就会认为消息没有被完全处理，然后重新发送给其他消费者。这样，即使工作者偶尔挂掉，也不会丢失消息。

• 消息没有超时这个概念的；当工作者与它断开连接的时候，RabbitMQ会重新发送消息。这样在处理一个耗时非常长的消息任务的时候就不会出问题了。

• 消息响应，默认是开启的。之前栗子中，使用no_ack=True标识把它关闭。当工作者完成了任务，就发送一个响应。

  def callback(ch, method, properties, body):
      print '[X] Received{}'.format(body,)
      time.sleep(body.count('.'))
      ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)  # 告诉生产者, 消息处理完成
  
  
  # 消费消息
  channel.basic_consume(queue='hello',  # 从指定的消息队列中接收消息
                        on_message_callback=callback, # 如果收到消息, 就调用callback函数来处理
                        on_ack=False) # 开启消息的响应, 默认是开启的
  

  运行上面代码，将两个工作者进行杀掉，然后启动生产者进行消息的发送。当工作者挂掉以后，所有没有响应的消息都会重新发送。

  # shell-3
  python new_task.py  01 Message.
  python new_task.py  02 Message.
  python new_task.py  03 Message.
  python new_task.py  04 Message.
  python new_task.py  05 Message.
  

  # 查看当前队列中的消息：
  rabbitmqctl list_queues
  Listing queues ...
  hello	5  # 队列名字'hello' 中 有5条信息没有得到响应处理
  

  # 重新启动工作者：
  python worker.py
  =======正在等待消息========
  [X] Received01 Message.
  [X] Received02 Message.
  [X] Received03 Message.
  [X] Received04 Message.
  [X] Received05 Message.
  

  # 查看当前队列中的消息
  rabbitmqctl list_queues
  Listing queues ...
  hello	0  # 队列名字'hello' 所有消息已经释放
  

注意：很容易犯的错误，就是忘了basic_ack，后果很严重。消息在程序退出之后就会重新发送，如果它不能够释放没有得到响应的消息，RabbitMQ就会占用越来越多的内存。

五、消息持久化：

如果没有特意告诉RabbitMQ，那么在它退出或者崩溃时，将会丢失所有队列和消息。为了保证不丢失，有两个事情需要注意：我们必须把队列和消息设置为持久化。

1.将队列声明持久化：

将队列声明为持久化(durable)：

channel.queue_declare(queue='hello', durable=True)

• 这行代码本身是正确的，但是仍然不会正确运行。因为我们已经定义过一个叫’hello’的非持久化队列，RabbitMQ不允许你使用不同的参数重新定义一个队列，它会报错。但我们现在使用一个快捷的解决方法，用不同的队列名。

  channel.queue_declare(queue='task_queue', durable=True)
  

这个queue_declare必须在生产者(producer)和消费者(consumer)对应的代码中修改。

2.将发送消息设为持久化：

这时，我们可以确保在RabbitMQ重启之后，queue_declare队列不会丢失。另外，我们需要把我们的消息也要设为持久化，将delivery_mode的属性设为2。

channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='task_queue',
                      body=message,
                      properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2) # 使消息持久化
                     ) 

注意：将消息设为持久化并不能完全保证不会丢失。以上代码只是告诉RabbitMQ要把消息存储到硬盘中，但从RabbitMQ收到消息到保持之间还是有一个很小的时间间隔。因为RabbitMQ并不是所有的消息都使用fsync，它有可能只是保持到缓存中，并不一定会写到硬盘中。并不能保证真正的持久化。

六、公平调度：

以上循环调度的栗子，可以看出，它并不是按照我们所期望的那样进行分发。如果有两个工作者，处理奇数的消息比较繁忙，处理偶数的消息比较轻松。这时RabbitMQ并不知道这些，它依然会一如既往的派发消息。

这时因为RabbitMQ，只管分发进入队列的消息，不会关心有多少消费者没有作出响应。

使用basic.qos方法，并设置prefetch_count=1，告诉RabbitMQ，在同一时刻，不要发送超过1条消息给一个工作者，直到它已经处理上一条消息并且作出了响应。这样，RabbitMQ就会把消息分发给下一个空闲的工作者。

channel.basic_qos(prefetch_count=1)

注意：如果所有工作者都处理繁忙的状态，你的队列就会被填满。解决此问题，需要添加更多的工作者(workers)，或者使用其他的策略。

七、整理本节最终代码：

new_task.py完整代码：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*- 
import pika
import sys

message = ' '.join(sys.argv[1:]) or "Hello World!"

# 创建一个实例  本地访问IP地址可以为 localhost 后面5672是端口地址(可以不用指定, 因为默认就是5672)
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost', 5672))

# 声明一个管道, 在管道里发送消息
channel = connection.channel()

# 在管道里声明队列名称
channel.queue_declare(queue='task_queue', durable=True)

# 参数exchange=''表示默认交换, 目前记住rabbitmq消息永远不是直接发送到队列中的, 它需要通过交换
channel.basic_publish(exchange='',
                      routing_key='task_queue',
                      body=message,
                      properties=pika.BasicProperties(delivery_mode=2)  # 使消息持久化
                      )

print "[x] sent {}".format(message, )
# 队列关闭
connection.close()

worker.py完整代码：

#!/usr/bin/python
# -*- coding: utf-8 -*-

import pika
import time

# 创建实例
connection = pika.BlockingConnection(pika.ConnectionParameters('localhost'))

# 声明管道
channel = connection.channel()

# 这里又声明一次'hello'队列, 因为你不知道哪个程序(send.py)先运行, 所以要声明两次
channel.queue_declare(queue='task_queue', durable=True)


def callback(ch, method, properties, body):
    print '[X] Received{}'.format(body,)
    time.sleep(body.count('.'))
    ch.basic_ack(delivery_tag=method.delivery_tag)  # 告诉生产者, 消息处理完成


# 公平调度, 同一时刻, 不要发送超过1条消息给下一个工作者
channel.basic_qos(prefetch_count=1)

# 消费消息
channel.basic_consume(queue='task_queue',  # 从指定的消息队列中接收消息
                      on_message_callback=callback  # 如果收到消息, 就调用callback函数来处理
                      )

print('=======正在等待消息========')
channel.start_consuming()  # 开始消费消息

这些持久化的选项，可以使得在RabbitMQ重启之后仍然能够恢复。