【面试】--【消息队列MQ】

rabbitMQ

push（推）和pull（拉）两种模式

（交换机，队列及绑定关系）一般是由开发提工单给运维人员创建（可视化界面）；

如果是在代码里创建，一般是由消费者来创建（谁使用谁创建）

springboot中创建mq.properties，保存队列和交换机。类通过注解扫描mq.properties文件

调用

原生spring中用channel的API调用（channel.basicPublish(交换机，路由键，消息内容)）

springboot用rabbitTemplate的方法

交换机队列等名字定义在properties，通过读取properties文件获取value，不要直接写在代码里，不利于后期维护和修改

大量消息发送时，怎么减少连接数

可以一次发送多条消息，比如以json数组的格式，一次发送十条；（一条消息不要超过4M）

channel和vhost的作用是什么

channel是减少tcp连接的资源消耗，vhost（虚拟主机）是提升硬件资源利用率和资源的隔离。

exchange是为了灵活路由，路由方式有哪些，应用场景？

direct（直连）：跟队列绑定时需要明确的路由键。  消息只有一个业务用的到时。

topic：带通配符的（#：代表0个或多个字符串 *：代表一个字符串）。比如我的消息只发送给指定的两个系统

fanout：广播式的，我的消息可能其他的系统都有用到。

交换机与队列/队列与消费者的绑定关系是什么样的？

多对多

如果队列：消费者1对多，会怎么办

首先一条消息只能被单个消费者消费，如果多个消费者监听一个队列，那么会出现轮询的机制。prefetch count（设置消费者接收消息的数量）

无法被路由的消息，去了哪里

如果没有做任何配置，消息会被丢弃。可以用备份交换机接收

消息在什么情况下会成为死信

1. 消息过期
2. 消息超过了队列的长度，队列的容量
3. 消费者设置了reject Nack 并且没有设置requeue

如果一个项目要从多个服务器接收消息，怎么做？如果一个项目要从多个服务器发送消息，怎么做？

1. 定义多个ConnectionFactory 
2. 生产者基于ConnectionFactory 通过Template的方法发送消息
3. 消费者基于ConnectionFactory 通过listenerContainer 监听不同的mq服务器

rabbitMQ如何实现延迟队列

1. 消息过期后进入死信交换机再到死信队列，最终被监听了死信队列的服务器拿到
2. 生产者定义延迟时间
3. plugin插件

如何保证消息的可靠性投递

----从生产者到broker

1.设置为事务模式 从生产者到broker采用，中间有AMQP协议的交互 （不建议使用，效率较低）

2.确认模式confirm （同步（发送一条确认一条ack，效率低，一次多条，会导致正确的消息也重发）

      异步：（我们采用的方式），用listenner异步处理确认信息，不会影响发送的效率）

---从交换机到queue

1.mandatory= true    结合returnlistener。设置为true，则无法路由到队列的消息会通过returnlistener回发给生产者做处理

2.设置交换机的备份交换机 消息无法路由到队列时会将消息发送给备份交换机

---从queue到消费者

1.自动的ACK。  basicACK()

消息被接收就会返回ACK，而不是等业务执行完成再返回。生产者不知道消息是否消费成功

2.手动的ACK

将channel.basicConsume（queue_name，fasle，consumer）；中间参数改为false，则关闭了自动ACK

把basicACK()放到方法末尾

也可以拒绝，比如消费者设置了reject Nack  设置requeue

生产者怎么知道消息是否被消费者消费成功

1.生产者提供一个接口暴露出去，消费者处理成功后调用生产者暴露的接口API

2.消费者处理成功后向生产者发送一条消息

一个队列最多可以存放多少消息

要看消息存放在内存节点还是磁盘节点。如果没有对队列进行数量和容量的限制，则取决于硬件的配置。

如何动态的增加队列和消费者

ContainerConfig类中可以调整。

如何保证消息的顺序性

一个队列只有一个消费者的时候才能保证顺序性

如果有大量的消息堆积怎么办

如果有一条消息没有收到ack，导致后续消息没发处理。尝试重发

消费速度太慢，增加消费者

如果队列的消息不重要，将它清空

生产者认为消费者消费失败怎么办（超时时间后未应答）

1.重发 重发间隔 重发次数

2.业务数据，消息落数据库。记录失败的记录，通过定时任务的扫描重发

如何避免消息的重复处理

消息内容中设置业务编号，处理前查数据库该业务编号有没有处理

MQ选型

1. 性能，支持的并发量，吞吐量，消息堆积能力
2. 功能，自动重发，备份交换机
3. 可用，持久化，集群

设计一个MQ的思路

1. 用什么数据结构存消息，消息的持久化存储 （存到内存还是数据库）
2. 连接（http，tcp）
3. 高可用
4. 事务性，顺序性

rabbitMQ集群

节点间.erlang.cookie 一致时才能进行同步

集群至少需要一个磁盘节点disc。多个内存节点RAM

磁盘节点disc：保存元数据（交换机，队列，vhost），持久化

内存节点：读写更快

join cluster命令将节点加入集群

rabbitMQ集群不支持跨网络的集群，一般用局域网

集群内只有一个节点存储队列内容，比如节点1。节点2不会去复制节点1的队列内容。如果消费者连接的节点2，则会有指针指向节点1owner的队列内容，将消息转发到节点1。

ha-mode设置为all，可以搭建镜像集群。

为什么使用MQ？MQ的优点

简答

异步处理 - 相比于传统的串行、并行方式，提高了系统吞吐量。
应用解耦 - 系统间通过消息通信，不用关心其他系统的处理。
流量削锋 - 可以通过消息队列长度控制请求量；可以缓解短时间内的高并发请求。
日志处理 - 解决大量日志传输。
消息通讯 - 消息队列一般都内置了高效的通信机制，因此也可以用在纯的消息通讯。比如实现点对点消息队列，或者聊天室等。
详答

主要是：解耦、异步、削峰。

解耦：A 系统发送数据到 BCD 三个系统，通过接口调用发送。如果 E 系统也要这个数据呢？那如果 C 系统现在不需要了呢？A 系统负责人几乎崩溃…A 系统跟其它各种乱七八糟的系统严重耦合，A 系统产生一条比较关键的数据，很多系统都需要 A 系统将这个数据发送过来。如果使用 MQ，A 系统产生一条数据，发送到 MQ 里面去，哪个系统需要数据自己去 MQ 里面消费。如果新系统需要数据，直接从 MQ 里消费即可；如果某个系统不需要这条数据了，就取消对 MQ 消息的消费即可。这样下来，A 系统压根儿不需要去考虑要给谁发送数据，不需要维护这个代码，也不需要考虑人家是否调用成功、失败超时等情况。

就是一个系统或者一个模块，调用了多个系统或者模块，互相之间的调用很复杂，维护起来很麻烦。但是其实这个调用是不需要直接同步调用接口的，如果用 MQ 给它异步化解耦。

异步：A 系统接收一个请求，需要在自己本地写库，还需要在 BCD 三个系统写库，自己本地写库要 3ms，BCD 三个系统分别写库要 300ms、450ms、200ms。最终请求总延时是 3 + 300 + 450 + 200 = 953ms，接近 1s，用户感觉搞个什么东西，慢死了慢死了。用户通过浏览器发起请求。如果使用 MQ，那么 A 系统连续发送 3 条消息到 MQ 队列中，假如耗时 5ms，A 系统从接受一个请求到返回响应给用户，总时长是 3 + 5 = 8ms。

削峰：减少高峰时期对服务器压力。

消息队列有什么优缺点？RabbitMQ有什么优缺点？

优点上面已经说了，就是在特殊场景下有其对应的好处，解耦、异步、削峰。

缺点有以下几个：

系统可用性降低

本来系统运行好好的，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；

系统复杂度提高

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，复杂性增大。

一致性问题

A 系统处理完了直接返回成功了，人都以为你这个请求就成功了；但是问题是，要是 BCD 三个系统那里，BD 两个系统写库成功了，结果 C 系统写库失败了，咋整？你这数据就不一致了。

所以消息队列实际是一种非常复杂的架构，你引入它有很多好处，但是也得针对它带来的坏处做各种额外的技术方案和架构来规避掉，做好之后，你会发现，妈呀，系统复杂度提升了一个数量级，也许是复杂了 10 倍。但是关键时刻，用，还是得用的。

你们公司生产环境用的是什么消息中间件？

这个首先你可以说下你们公司选用的是什么消息中间件，比如用的是RabbitMQ，然后可以初步给一些你对不同MQ中间件技术的选型分析。

举个例子：比如说ActiveMQ是老牌的消息中间件，国内很多公司过去运用的还是非常广泛的，功能很强大。

但是问题在于没法确认ActiveMQ可以支撑互联网公司的高并发、高负载以及高吞吐的复杂场景，在国内互联网公司落地较少。而且使用较多的是一些传统企业，用ActiveMQ做异步调用和系统解耦。

然后你可以说说RabbitMQ，他的好处在于可以支撑高并发、高吞吐、性能很高，同时有非常完善便捷的后台管理界面可以使用。

另外，他还支持集群化、高可用部署架构、消息高可靠支持，功能较为完善。

而且经过调研，国内各大互联网公司落地大规模RabbitMQ集群支撑自身业务的case较多，国内各种中小型互联网公司使用RabbitMQ的实践也比较多。

除此之外，RabbitMQ的开源社区很活跃，较高频率的迭代版本，来修复发现的bug以及进行各种优化，因此综合考虑过后，公司采取了RabbitMQ。

但是RabbitMQ也有一点缺陷，就是他自身是基于erlang语言开发的，所以导致较为难以分析里面的源码，也较难进行深层次的源码定制和改造，毕竟需要较为扎实的erlang语言功底才可以。

然后可以聊聊RocketMQ，是阿里开源的，经过阿里的生产环境的超高并发、高吞吐的考验，性能卓越，同时还支持分布式事务等特殊场景。

而且RocketMQ是基于Java语言开发的，适合深入阅读源码，有需要可以站在源码层面解决线上生产问题，包括源码的二次开发和改造。

另外就是Kafka。Kafka提供的消息中间件的功能明显较少一些，相对上述几款MQ中间件要少很多。

但是Kafka的优势在于专为超高吞吐量的实时日志采集、实时数据同步、实时数据计算等场景来设计。

因此Kafka在大数据领域中配合实时计算技术（比如Spark Streaming、Storm、Flink）使用的较多。但是在传统的MQ中间件使用场景中较少采用。

Kafka、ActiveMQ、RabbitMQ、RocketMQ 有什么优缺点？

ActiveMQ    RabbitMQ    RocketMQ    Kafka    ZeroMQ
单机吞吐量    比RabbitMQ低    2.6w/s（消息做持久化）    11.6w/s    17.3w/s    29w/s
开发语言    Java    Erlang    Java    Scala/Java    C
主要维护者    Apache    Mozilla/Spring    Alibaba    Apache    iMatix，创始人已去世
成熟度    成熟    成熟    开源版本不够成熟    比较成熟    只有C、PHP等版本成熟
订阅形式    点对点(p2p)、广播（发布-订阅）    提供了4种：direct, topic ,Headers和fanout。fanout就是广播模式    基于topic/messageTag以及按照消息类型、属性进行正则匹配的发布订阅模式    基于topic以及按照topic进行正则匹配的发布订阅模式    点对点(p2p)
持久化    支持少量堆积    支持少量堆积    支持大量堆积    支持大量堆积    不支持
顺序消息    不支持    不支持    支持    支持    不支持
性能稳定性    好    好    一般    较差    很好
集群方式    支持简单集群模式，比如’主-备’，对高级集群模式支持不好。    支持简单集群，'复制’模式，对高级集群模式支持不好。    常用 多对’Master-Slave’ 模式，开源版本需手动切换Slave变成Master    天然的‘Leader-Slave’无状态集群，每台服务器既是Master也是Slave    不支持
管理界面    一般    较好    一般    无    无
综上，各种对比之后，有如下建议：

一般的业务系统要引入 MQ，最早大家都用 ActiveMQ，但是现在确实大家用的不多了，没经过大规模吞吐量场景的验证，社区也不是很活跃，所以大家还是算了吧，我个人不推荐用这个了；

后来大家开始用 RabbitMQ，但是确实 erlang 语言阻止了大量的 Java 工程师去深入研究和掌控它，对公司而言，几乎处于不可控的状态，但是确实人家是开源的，比较稳定的支持，活跃度也高；

不过现在确实越来越多的公司会去用 RocketMQ，确实很不错，毕竟是阿里出品，但社区可能有突然黄掉的风险（目前 RocketMQ 已捐给 Apache，但 GitHub 上的活跃度其实不算高）对自己公司技术实力有绝对自信的，推荐用 RocketMQ，否则回去老老实实用 RabbitMQ 吧，人家有活跃的开源社区，绝对不会黄。

所以中小型公司，技术实力较为一般，技术挑战不是特别高，用 RabbitMQ 是不错的选择；大型公司，基础架构研发实力较强，用 RocketMQ 是很好的选择。

如果是大数据领域的实时计算、日志采集等场景，用 Kafka 是业内标准的，绝对没问题，社区活跃度很高，绝对不会黄，何况几乎是全世界这个领域的事实性规范。

MQ 有哪些常见问题？如何解决这些问题？

MQ 的常见问题有：

消息的顺序问题

消息有序指的是可以按照消息的发送顺序来消费。

假如生产者产生了 2 条消息：M1、M2，假定 M1 发送到 S1，M2 发送到 S2，如果要保证 M1 先于 M2 被消费，怎么做？

解决方案：

（1）保证生产者 - MQServer - 消费者是一对一对一的关系

缺陷：

并行度就会成为消息系统的瓶颈（吞吐量不够）
更多的异常处理，比如：只要消费端出现问题，就会导致整个处理流程阻塞，我们不得不花费更多的精力来解决阻塞的问题。 （2）通过合理的设计或者将问题分解来规避。
不关注乱序的应用实际大量存在
队列无序并不意味着消息无序 所以从业务层面来保证消息的顺序而不仅仅是依赖于消息系统，是一种更合理的方式。

消息的重复问题

造成消息重复的根本原因是：网络不可达。

所以解决这个问题的办法就是绕过这个问题。那么问题就变成了：如果消费端收到两条一样的消息，应该怎样处理？

消费端处理消息的业务逻辑保持幂等性。只要保持幂等性，不管来多少条重复消息，最后处理的结果都一样。保证每条消息都有唯一编号且保证消息处理成功与去重表的日志同时出现。利用一张日志表来记录已经处理成功的消息的 ID，如果新到的消息 ID 已经在日志表中，那么就不再处理这条消息。

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。

如何保证消息不被重复消费？或者说，如何保证消息消费时的幂等性？

先说为什么会重复消费：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；

但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。

针对以上问题，一个解决思路是：保证消息的唯一性，就算是多次传输，不要让消息的多次消费带来影响；保证消息等幂性；

比如：在写入消息队列的数据做唯一标示，消费消息时，根据唯一标识判断是否消费过；

假设你有个系统，消费一条消息就往数据库里插入一条数据，要是你一个消息重复两次，你不就插入了两条，这数据不就错了？但是你要是消费到第二次的时候，自己判断一下是否已经消费过了，若是就直接扔了，这样不就保留了一条数据，从而保证了数据的正确性。

如何确保消息正确地发送至 RabbitMQ？ 如何确保消息接收方消费了消息？

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（notacknowledged，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。

接收方确认机制

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。保证数据的最终一致性；

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。
 

如何保证高可用的？RabbitMQ 的集群

RabbitMQ 是比较有代表性的，因为是基于主从（非分布式）做高可用性的，我们就以 RabbitMQ 为例子讲解第一种 MQ 的高可用性怎么实现。RabbitMQ 有三种模式：单机模式、普通集群模式、镜像集群模式。

单机模式，就是 Demo 级别的，一般就是你本地启动了玩玩儿的?，没人生产用单机模式

普通集群模式，意思就是在多台机器上启动多个 RabbitMQ 实例，每个机器启动一个。你创建的 queue，只会放在一个 RabbitMQ 实例上，但是每个实例都同步 queue 的元数据（元数据可以认为是 queue 的一些配置信息，通过元数据，可以找到 queue 所在实例）。你消费的时候，实际上如果连接到了另外一个实例，那么那个实例会从 queue 所在实例上拉取数据过来。这方案主要是提高吞吐量的，就是说让集群中多个节点来服务某个 queue 的读写操作。

镜像集群模式：这种模式，才是所谓的 RabbitMQ 的高可用模式。跟普通集群模式不一样的是，在镜像集群模式下，你创建的 queue，无论元数据还是 queue 里的消息都会存在于多个实例上，就是说，每个 RabbitMQ 节点都有这个 queue 的一个完整镜像，包含 queue 的全部数据的意思。然后每次你写消息到 queue 的时候，都会自动把消息同步到多个实例的 queue 上。RabbitMQ 有很好的管理控制台，就是在后台新增一个策略，这个策略是镜像集群模式的策略，指定的时候是可以要求数据同步到所有节点的，也可以要求同步到指定数量的节点，再次创建 queue 的时候，应用这个策略，就会自动将数据同步到其他的节点上去了。这样的话，好处在于，你任何一个机器宕机了，没事儿，其它机器（节点）还包含了这个 queue 的完整数据，别的 consumer 都可以到其它节点上去消费数据。坏处在于，第一，这个性能开销也太大了吧，消息需要同步到所有机器上，导致网络带宽压力和消耗很重！RabbitMQ 一个 queue 的数据都是放在一个节点里的，镜像集群下，也是每个节点都放这个 queue 的完整数据。

如何解决消息队列的延时以及过期失效问题？消息队列满了以后该怎么处理？有几百万消息持续积压几小时，说说怎么解决？

消息积压处理办法：临时紧急扩容：

先修复 consumer 的问题，确保其恢复消费速度，然后将现有 cnosumer 都停掉。
新建一个 topic，partition 是原来的 10 倍，临时建立好原先 10 倍的 queue 数量。
然后写一个临时的分发数据的 consumer 程序，这个程序部署上去消费积压的数据，消费之后不做耗时的处理，直接均匀轮询写入临时建立好的 10 倍数量的 queue。
接着临时征用 10 倍的机器来部署 consumer，每一批 consumer 消费一个临时 queue 的数据。这种做法相当于是临时将 queue 资源和 consumer 资源扩大 10 倍，以正常的 10 倍速度来消费数据。
等快速消费完积压数据之后，得恢复原先部署的架构，重新用原先的 consumer 机器来消费消息。
MQ中消息失效：假设你用的是 RabbitMQ，RabbtiMQ 是可以设置过期时间的，也就是 TTL。如果消息在 queue 中积压超过一定的时间就会被 RabbitMQ 给清理掉，这个数据就没了。那这就是第二个坑了。这就不是说数据会大量积压在 mq 里，而是大量的数据会直接搞丢。我们可以采取一个方案，就是批量重导，这个我们之前线上也有类似的场景干过。就是大量积压的时候，我们当时就直接丢弃数据了，然后等过了高峰期以后，比如大家一起喝咖啡熬夜到晚上12点以后，用户都睡觉了。这个时候我们就开始写程序，将丢失的那批数据，写个临时程序，一点一点的查出来，然后重新灌入 mq 里面去，把白天丢的数据给他补回来。也只能是这样了。假设 1 万个订单积压在 mq 里面，没有处理，其中 1000 个订单都丢了，你只能手动写程序把那 1000 个订单给查出来，手动发到 mq 里去再补一次。

mq消息队列块满了：如果消息积压在 mq 里，你很长时间都没有处理掉，此时导致 mq 都快写满了，咋办？这个还有别的办法吗？没有，谁让你第一个方案执行的太慢了，你临时写程序，接入数据来消费，消费一个丢弃一个，都不要了，快速消费掉所有的消息。然后走第二个方案，到了晚上再补数据吧。

 

设计MQ思路

比如说这个消息队列系统，我们从以下几个角度来考虑一下：

首先这个 mq 得支持可伸缩性吧，就是需要的时候快速扩容，就可以增加吞吐量和容量，那怎么搞？设计个分布式的系统呗，参照一下 kafka 的设计理念，broker -> topic -> partition，每个 partition 放一个机器，就存一部分数据。如果现在资源不够了，简单啊，给 topic 增加 partition，然后做数据迁移，增加机器，不就可以存放更多数据，提供更高的吞吐量了？

其次你得考虑一下这个 mq 的数据要不要落地磁盘吧？那肯定要了，落磁盘才能保证别进程挂了数据就丢了。那落磁盘的时候怎么落啊？顺序写，这样就没有磁盘随机读写的寻址开销，磁盘顺序读写的性能是很高的，这就是 kafka 的思路。

其次你考虑一下你的 mq 的可用性啊？这个事儿，具体参考之前可用性那个环节讲解的 kafka 的高可用保障机制。多副本 -> leader & follower -> broker 挂了重新选举 leader 即可对外服务。

能不能支持数据 0 丢失啊？可以的，参考我们之前说的那个 kafka 数据零丢失方案。