新手必看：RabbitMQ超詳細解析，圖解六大模式應用場景

最近剛好在對RabbitMQ進行研究，發現網路上對RabbitMQ的文章都不太夠全面，這篇文章來幫大家統整一下關於RabbitMQ的六種常見模式及應用，另外也會非常詳細的介紹各個參數代表的意義，對RabbitMQ有興趣的話，就歡迎看下去吧～

Message Queue是什麼？

RabbitMQ其實是一種Message Queue(後面會簡稱會Queue)，所以我們先來了解什麼是Queue吧！Queue提供了一個強大且靈活的平台，主要用於應用程式之間傳遞訊息。

Queue主要由三個元件所組成，

1. Producer(生產者)：主要用來發送訊息，訊息會透過Broker傳到Consumer
2. Consumer(消費者)：主要用來接收訊息，會從Broker去接收Producer傳來的訊息
3. Broker(佇列)：在Producer和Consumer之間扮演橋樑的角色，負責轉送訊息

RabbitMQ基本架構

接下來介紹Queue的兩個最常見的用途，分別是任務緩衝、系統解耦

任務緩衝

譬如碰到有任務必須運算很久(CPU Bound的任務)，像用AI生成一張圖片要很長的時間，如果短時期碰到很多人想同時下載圖片，伺服器就有可能爆掉，也有些封包可能會遺失。Queue可以扮演了一個任務緩衝的角色，讓任務進行「排隊」，使得每個任務都不會遺失，排隊的使用者也可以先去做其他事(非同步任務)。

系統解耦

除此之外，Queue也可以幫助任兩個系統進行解耦，Producer和Consumer並不需要記得彼此的位址，只需要記得Queue在哪裡即可，如此三者可以架設在不同主機，也不需要使用相同語言開發，最重要是可以很方便依據需求對伺服器進行水平擴展(增加Server數量)。

舉例來說，原本Cient端要傳訊息交給Server端解決，但用戶數量突然增加，伺服器來不及處理完所有任務，由於Client端是向Queue傳遞訊息．可用增加Server數量取代增加Server效能，成本下降非常多，也大幅提高可擴充性。

RabbitMQ有什麼特色？

RabbitMQ是一個實現了AMQP協議的開源的Message Queue，比一般傳統的Queue多了一個Exchange，方便更彈性的應用，而RabbitMQ的特色有以下的幾點：

1. 提供了靈活的路由機制，利用Exchange將訊息進行多種方式的轉送
2. 提供高可用性、高數據可靠性的功能，利用分散式部署的方式保障數據的安全
3. 提供數據持久化的功能，保障RabbitMQ進行重啟的時候數據仍可以保存
4. 提供多種語言的API可供調用，包括Go, Java, PHP, C#, Python, JavaScript…
5. 提供清楚的可視化工具，方便使用UI進行管理

RabbitMQ的六種應用模式

RabbitMQ總共提供六種常見的使用模式，方便使用者對應不同的情境進行客製化的使用，從最基礎的Simple、Worker模式，到有使用的Exchange的Pub/Sub、Headers、Routing、Topic模式。

Simple模式

Simple模式是最基本的模式，由Producer、Worker、Broker各一個所組成，因為只有一對一，所以主要處理最一般的非同步任務。

Simple模式，來源：RabbitMQ

Worker模式

Worker模式則是進階的Simple模式，當今天Producer的任務傳的太多，就可以發揮RabbitMQ藉由系統解耦，能快速水平擴展的優勢，藉由增加Consumer的數量，加快處理訊息的速度。

範例說明：

訊息若沒經過特別處理，則會依照如下圖的Round-Robin的模式，將A,B,C的三則訊息輪流交給Consumer 1, Consumer 2進行處理，是工廠為了要接大量的訂單，而不斷增加產線加快速度的模式。

常見應用：

1.高流量的任務處理，像是多個需要套用AI模型的任務

Worker模式，來源：RabbitMQ

前面兩個模式主要探討Queue和Consumer的關係，接下來的模式都是使用Exchange這個元件，但Exchange的類型不同，而產生不同模式，可以將訊息依據不同規則，只轉送到符合規則的Queue，著重於Exchange和Queue的關係，那我們就開始吧！

Publisher/Subscriber模式

首先是Pub/Sub模式，又稱發布者/訂閱者模式，Exchange的類型是fanout，也就是將訊息全部轉送，當Exchange從Producer收到訊息，只將訊息轉送給和Exchange綁定的Queue，每個和Exchange綁定的Queue都會拿到同一份訊息。

範例說明：

以下圖為例，Exchange收到A,B,C三則訊息，由於Q1, Q2都給Exchange綁定，所以兩個Queue都會同時收到A,B,C三則訊息，再交由Queue後面的Consumer進行處理，所以有Exchange的模式，都是可以跟前面Simple、Worker模式進行組合搭配。

常見應用：

1. Youtube訂閱制，當YT有影片更新時，每個訂閱者都可以收到相同的訊息通知
2. 當廣告的電子報發布時，所有訂閱者都可以收到相同的電子報

Pub/Sub模式，來源：RabbitMQ

Routing模式

接下來是Routing模式，Exchange的類型是direct，當你希望將Producer送出的訊息加上特定Key，只傳送給有匹配Key的Queue時，就可使用這種模式。

Routing的特色是一對一精確比對，每則訊息最多只有一個Routing Key，每個Queue都可以跟Exchange用多組Key進行綁定，訊息只會轉送給兩個Key完全相同的Queue。

Queue和Exchange綁定的所有Key.contains(訊息的Routing Key)，才會進行轉送

範例說明：

如下圖Q1就和Exchange綁定一個Key(error)，Q2則跟Exchange綁定多組Key(info, warn, error)，當有則帶Key的訊息從左邊Producer(P)傳到Exchange，Exchange就會將訊息做不同的轉送。

1.Key為error：訊息複製兩份，分別傳送給Q1和Q2，兩個都和Exchange有用error綁定2.Key為warn或info：直接將訊息傳給Q2，只有Q2有用warn和info進行綁定
3.Key不為以上三者：訊息會直接被丟棄，Exchange找不到有匹配的Queue。或是也可以建立一個Dead Letter Exchange，將被丟棄的訊息做額外處理

常見應用：

1.進階Youtube訂閱制，每個訂閱者可根據不同會員等級收到不同通知
2.Log系統應用，Q1可以專門儲存error log，Q2每個log都接收傳到Console

Routing模式，來源：RabbitMQ

Topic模式

接下來是Topic模式，Exchange的類型是topic，當你希望將Producer送出的訊息加上特定Key，只傳送給有相似Key的Queue時，就可使用這種模式。

Routing的特色是一對一模糊比對，每則訊息最多只有一個Routing Key，每個Queue都可以跟Exchange用多組Key進行綁定，訊息只會轉送給兩個Key相似的Queue。

和前面Routing模式的最大差異是：

綁定的Routing Key增加*(star)和#(bash)兩個可模糊比對的符號，(*)代表一個單詞，(#)代表0到多個單詞，但符號間必須用(.)進行隔開，如(*.orange.*)，則代表orange的前後必須也只能有一個單詞，如lazy.orange.rabbit則符合規則。

若未使用這兩個符號，則跟Routing模式完全相同

範例說明：

如下圖Q1就和Exchange綁定一個Key(*.orange.*)，Q2則跟Exchange綁定兩個Key(*.*.rabbit、lazy.#)，當有則帶Key的訊息從左邊Producer(P)傳到Exchange，Exchange就會將訊息做不同的轉送。

1.Key為lazy.orange.elephant：訊息複製兩份，分別傳送給Q1和Q2，因為符合

Q1的規則：orange前面(lazy)、後面(elephant)各有一個單詞

Q2的規則1：完全沒有Rabbit所以不符合
Q2的規則2：lazy後面有多個單詞(orange, elephant)

2.Key為happy.lazy.orange：訊息直接被丟棄，因沒有完全符合Q1、Q2的任一個規則

Q1的規則：不符orange前面只能有一個單詞(happy和lazy)、不符後面必須一個(0個)

Q2的規則1：完全沒有Rabbit所以不符合
Q2的規則2：符合lazy後面有0到多個單詞(他0個)、但不符lazy前面沒有單詞(happy)

Go範例實作：

# producer.go
conn, err := amqp.Dial(util.RabbitMQ_host)
if err != nil {
	 log.Printf("Error occurs when connect to RabbitMQ: %v", err)
		return
}
defer conn.Close()

# 建立channel連線
ch, err := conn.Channel()
if err != nil {
		log.Printf("Error occurs when set Channel: %v", err)
		return
}
defer ch.Close()
err = ch.PublishWithContext(ctx,
			"Exchange_Name" ,         // Exchange名稱
			"",                       // Routing Key
			false,                    // mandatory
			false,                    // immediate
			amqp.Publishing{
				ContentType:  "application/json",
				Body:         []byte(body)
})

# consumer.go 
# 建立
args := amqp.Table{}
q, err := ch.QueueDeclare(
		"Queue_Name", // Queue_Name
		true,         // durable
		false,        // delete when unused
		false,        // exclusive
		false,        // no-wait
		args,         // arguments
	)
if err != nil {
		fmt.Printf("Error occurs when set Queue: %v", err)
		return
}

# 設定Binding的規則
err = ch.QueueBind(
		q.Name,                   // Queue名稱
	  "Routing_Key"  ,          // Routing Key
	  "Exchnage_Name",          // Exchange名稱
		false,                    // 不等待狀態
		nil,                      // 額外參數
)
if err != nil {
		log.Printf("Error occurs when set Queue: %v", err)
		return
}

# 建立Consumer
msgs, err := ch.Consume(
		q.Name, // queue
		"",     // consumer
		true,   // auto-ack
		false,  // exclusive
		false,  // no-local
		false,  // no-wait
		nil,    // args
)

常見應用：
1.log有多個層級時，像是error.serious.log和error.light.log只要綁定error.#一個Key，就可以同時接收到多種log的Queue，不需要同時綁定兩個Key，簡潔性會更高。

Topic模式，來源：RabbitMQ

Header模式

接下來介紹是Header模型，Exchange Type設定為headers，這個模式網路上比較少人有介紹，因為也比較複雜一些，想要一次比對多個值時可以使用這種模式。

Header的特色是整組全對或整組對一個，由於必須在規則上綁定多個鍵值，不能使用前面的Key而需要改使用headers，以Go語言為例。

1.Producer的的部分必須把用來比對的多個鍵值放到amqp.Publishing的headers

2.Consumer必須先建立一個amqp.Table，將想比對的所有值放進去後，再把Table放在QueueBind裡的arguments，除此之外Table必須放入一個x-match的key，他的value可以是any或是all，分別代表整組對一個和整組全對的規則

• {"x-match": "all"}: 代表Table裡的headers和訊息的headers必須完全相符
• {"x-match": "any"}: 代表Table裡的headers和訊息的headers有一個相符即可

符合規則的訊息，就會從Exchange被轉送到所有有綁定、規則也符合的Queue裡面，即可完成整串流程。

範例說明：

為了避免大家搞混，這邊同時把Routing, Topic, Headers三種模式用一張圖進行比對，Header模式為最下面的流程表。

1.Queue的規則1：x-match是any，訊息只要有{color:red}的header會被轉送

2.Queue的規則2：x-match是all，必須同時有{color:red},{legs:4}兩個才會轉送

所以左邊第一則訊息符合規則1，會被轉送到Queue，左邊第二則訊息同時符合規則1和2也會被轉送，但不管符合幾個規則，都只會被轉送一次而已。

RabbitMQ模式

Go範例實作：

# producer.go
contentType := "application/json"
err := ch.PublishWithContext(ctx,
			"Exchange_Name" ,          // Exchange名稱
			"",                        // Routing Key
			false,                     // mandatory
			false,                     // immediate
			amqp.Publishing{
				ContentType: contentType,
				Body:        []byte(body),
				Headers:     amqp.Table{"ContentType": contentType,
				                        "key1": "value1"},
})

# consumer.go 
headers := amqp.Table{
		"x-match":         "any", 
		"Content-Type":    "application/json",
		"key1":            "value1"
	}
err := ch.QueueBind(
	  "Queue_Name",              // Queue名稱
		"",                        // Routing Key
		"Exchange_Name" ,          // Exchange名稱
		false,                     // 不等待狀態
		headers,
)

常見應用：

譬如說需要既有Key的比對，又希望額外增加Content-Type必須為application/json的比對條件，就可以把兩個值同時放入amqp.Table，但請注意headers和實際上封包的headers完全沒有關係，比對時只會比對amqp.Table內的鍵值，所以建議使用上面同時使用contentType變數的做法，才可以達到效果喔。

總結

RabbitMQ目前最適合的使用場景是在對Queue不太熟悉且需求也不太複雜，RabbitMQ可以非常快速讓你快速搭建起Queue的基本架構以及多種路由規則，但若遇到量能較大的需求，如每秒數百萬訊息的需求，建議可以參考Kafka或其他Queue的元件喔～

以上就是RabbitMQ的基礎介紹，希望能幫從0開始的新手們了解RabbitMQ，希望對你有幫助。之後反應不錯的話，我會再撰寫關於更多進階參數使用，如Priority Queue及Go範例文章，若有錯誤或不周延的地方，再請各位大神指教、糾正了～

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