🥇RabbitMQ. Teil 2. Verständnis von Exchanges

Exchange — Austauschstelle oder Wechselpunkt. Nachrichten werden dorthin gesendet. Exchange verteilt die Nachricht in eine oder mehrere Warteschlangen. Er leitet Nachrichten an die Warteschlange auf der Grundlage von erstellten Verbindungen (Bindings) zwischen ihm und der Warteschlange.

Exchange kein Erlang-Prozess. Aus Gründen der Skalierbarkeit exchange — ist dies eine Zeichenfolge (Link zu einem Modul mit Code, wo die Logik der Routenführung liegt) in der integrierten Datenbank mnesia. 1.000 Austauschstellen verbrauchen insgesamt nur 1 MB Speicher.

Inhaltsverzeichnis

RabbitMQ. Teil 1. Einführung. Erlang, AMQP und RPC
RabbitMQ. Teil 2. Verständnis der Exchanges
RabbitMQ. Teil 3. Verständnis von Queues und Bindings
RabbitMQ. Teil 4. Was sind Nachrichten und Frames?
RabbitMQ. Teil 5. Leistung bei der Veröffentlichung und dem Konsum von Nachrichten
RabbitMQ. Teil 6. Überblick über die Module Federation und Shovel
RabbitMQ. Teil 7. Detaillierte Informationen zu Verbindung und Kanal
RabbitMQ. Teil 8. RabbitMQ in .NET
RabbitMQ. Teil 9. Überwachung

Direct Exchange

Direct exchange — wird verwendet, wenn es notwendig ist, eine Nachricht an bestimmte Warteschlangen zu liefern.. Die Nachricht wird in der Austauschstelle mit einem bestimmten Routing-Schlüssel veröffentlicht und gelangt in alle Warteschlangen, die mit dieser Austauschstelle über den gleichen Routing-Schlüssel verbunden sind. Der Routing-Schlüssel ist eine Zeichenfolge. Die Übereinstimmung erfolgt durch Prüfung von Strings auf Äquivalenz.

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

In rabbitmq gibt es das Konzept Standard-Austauschstelle. Dies ist direct exchange ohne Namen. Wenn die Standard-Austauschstelle verwendet wird, wird die Nachricht an eine Warteschlange weitergeleitet, deren Name dem entspricht Routing-Schlüssel der Nachricht.

Topic Exchange

Topic exchange – ähnlich zu direct exchange ermöglicht die selektive Weiterleitung durch den Vergleich des Routing-Schlüssels. In diesem Fall wird der Schlüssel jedoch festgelegt nach einem Muster. Bei der Erstellung eines Musters werden 0 eins oder mehrere Wörter (Buchstaben AZ und az und Zahlen 0-9), getrennt durch Punkte, sowie die Zeichen * und #.

* kann durch genau 1 Wort
# ersetzt werden 0 oder mehrere Wörter

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

Ab Version RabbitMQ 2.4.0 der Routing-Algorithmus für topic exchange arbeitet bis zu 145 einmal schneller. Dies wurde erreicht durch die Implementierung des Ansatzes trie implementation, der die Darstellung von Mustern in Form einer Baumstruktur vorsieht. Zum Beispiel werden die Muster a.b.c, a.*.b.c, a.#.c und b.b.c in der folgenden Struktur dargestellt:

Die Musterübereinstimmung erfolgt beginnend von der Wurzel und folgt von oben nach unten.

Besonderheiten:

Die Anwendung dieses Austauschtyps könnte ein gutes Wahl für künftige Entwicklungen der Anwendung sein, da Muster immer so konfiguriert werden können, dass die Nachricht ähnlich wie eine direct exchange oder fanout exchange
mustern, die verwenden * deutlich schneller., als Muster, die verwenden #.
topic exchange langsamer direct exchange

Fanout Exchange

Fanout exchange – alle Nachrichten werden an alle Warteschlangen zugestellt selbst wenn im Nachricht der Routing-Schlüssel festgelegt ist.

Besonderheiten:

RabbitMQ funktioniert nicht mit Routing-Schlüsseln und Vorlagen was sich positiv auf die Leistung auswirkt. Dies ist die schnellste exchange;
alle Verbraucher sollten in der Lage sein, alle Nachrichten zu verarbeiten;

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

Headers Exchange

Headers Exchange leitet Nachrichten in verwandte Warteschlangen basierend auf dem Vergleich von Paaren (Schlüssel, Wert) der Eigenschaften headers Bindungen und ähnlichen Eigenschaften der Nachricht. headers stellt dar Dictionary.

Wenn ein spezieller Schlüssel zum Wörterbuch hinzugefügt wird x-match mit dem Wert any, wird die Nachricht bei teilweisem Übereinstimmen der Paare (Schlüssel, Wert) weitergeleitet. Dieses Verhalten entspricht dem Operator oder.

var bindingArguments = new Dictionary();
bindingArguments.add("x-match", "any");

Standardmäßig enthält der Schlüssel x-match den Wert all. Dies bedeutet, dass die Nachricht bei vollständigem Übereinstimmen der Paare (Schlüssel, Wert) weitergeleitet wird. Dieses Verhalten entspricht dem Operator und.

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

Besonderheiten:

zusätzliche Flexibilität
zusätzliche Rechenaufwendungen. Alle Paare (Schlüssel, Wert) des Attributs headers müssen vor der Berechnung der Routing-Werte der Nachricht nach dem Schlüssel sortiert werden. Langsamer als andere Arten von Exchanges.

Consistent-Hashing Exchange

Dieser Exchange ist ein Plugin und nicht eingebaut in RabbitMQ.

Consistent-Hashing Exchange (Exchange mit vereinbartem Hashing) – wird verwendet, wenn es mehrere Warteschlangen gibt, die potenzielle Empfänger der Nachricht sind und die Last zwischen ihnen ausgeglichen werden muss. Die Verbindung der Nachricht zur Warteschlange erfolgt nach Gewicht (ein bedingter Stringwert von 0 - n).

Das äquivalente Gewicht der Warteschlangen – bedeutet, dass jede Warteschlange ungefähr die gleiche Anzahl von Nachrichten erhalten wird (jede Nachricht wird nur in einer Warteschlange platziert). Es gibt keine vollständige Garantie für eine gleichmäßige Verteilung der Nachrichten..

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

Hash wird basierend auf dem Routing-Schlüssel oder der Eigenschaft headers der Nachricht berechnet. Wenn alle veröffentlichten Nachrichten unterschiedliche Routing-Schlüssel hatten oder headers, erfolgt die Verteilung nach Gewicht. Andernfalls wird der Routing-Schlüssel verwendet oder headers.

Soll helfen, wenn die Durchsatzrate des Verbrauchers höher gesteigert werden muss als die Lösung mit mehreren Verbrauchern, die eine Warteschlange verwenden.

Kombination von Exchanges (E2E)

Das Verhalten aller Exchanges kann durch Verbindungen kombiniert werden. Exchange-to-Exchange (Die Kombination von Exchanges ist nicht Teil der Spezifikation) AMQP. Diese Erweiterung des Protokolls auf der Serverseite RabbitMQ).

Grafische Darstellung des Nachrichtenflusses:

Durch E2E können wir die richtige skalierbare Konfiguration finden, die sowohl aktuellen als auch wachsenden Anforderungen gerecht wird.

Exchange erstellen

Die Erstellung eines Exchanges erfolgt mithilfe des synchronen RPC Anruf an den Server. Der Aufruf erfolgt über die Methode Exchange.Declare, die mit den folgenden Parametern aufgerufen wird:

Name des Exchanges
Typ des Exchanges
weitere Parameter

Beispiel für die Erstellung exchange mit Hilfe von RabbitMQ.Client:

//...
channel.ExchangeDeclare(
    exchange: "my_exchange",
    type: "direct",
    durable: "false",
    autoDelete: "false",
    arguments: null
);
//...

exchange — der Name des Exchanges, den wir erstellen möchten. Der Name muss einzigartig sein
type — Typ des Exchanges
durable — wenn gesetzt true, dann exchange wird dauerhaft sein. Er wird auf der Festplatte gespeichert und kann einen Neustart des Servers/Brokers überstehen. Wenn der Wert false, dann exchange vorübergehend ist, wird er gelöscht, wenn der Server/Broker neu gestartet wird.
autoDelete — automatische Löschung. Exchange wird gelöscht, wenn alle damit verbundenen Warteschlangen gelöscht werden.
Argumente — optionale Argumente. Häufig werden über die Argumente alternative exchange (alternativer Exchange). Wenn die Nachricht den ursprünglichen Weg nicht nehmen kann, kann sie an den alternativen Exchange gesendet werden, um über einen anderen Weg geroutet zu werden.

Wenn die Erstellung exchange möglich, sendet der Server eine synchrone RPC Antwort Exchange.DeclareOk. Wenn die Erstellung nicht erstellt werden kann (Fehler beim Anforderungsauftrag Exchange.Declare), dann wird der Kanal vom Server mit dem Befehl vom Server mittels eines asynchronen Befehls erfolgt. geschlossen und der Client erhält eine Ausnahme OperationInterruptedException , die einen Fehlercode und eine Beschreibung enthalten wird.Ein erneuter Aufruf

Der Exchange muss erstellt werden, bevor Nachrichten veröffentlicht werden. Wenn Sie eine Nachricht in einen nicht existierenden Exchange veröffentlichen — RabbitMQ wird sie stillschweigend gelöscht.

Exchange über die grafische Benutzeroberfläche erstellen

Loggen Sie sich im Administrationsbereich ein RabbitMQ mit dem Benutzer guest (Benutzername: guest und Passwort: guest). Beachten Sie, dass sich der Benutzer guest nur von localhost aus anmelden kann. Jetzt wechseln wir zum Tab Austausche und klicken auf Neuen Exchange hinzufügen. Wir füllen die Eigenschaften aus:

Der Großteil der Eigenschaften wurde bereits oben beschrieben. Hier sei angemerkt, dass, wenn Sie Internal, der Exchange nur für E2E. Producer nicht in der Lage sein wird, Nachrichten an diesen Exchange zu senden.

Fazit

Bei der Entwicklung des Systems ist es praktisch, die Topologie der Routing mit Hilfe eines Graphen zu beschreiben. Bevor Sie jedoch mit dem Aufbau des Graphen beginnen, sollten Sie die Wege mit hohem Datenverkehr hervorheben, da diese eine höhere Bandbreite (Leistung) erfordern. Danach kann der Datenverkehr klassifiziert werden. Und erst dann kann mit dem Aufbau begonnen werden.

Wenn im aufgebauten Graphen eine endliche Menge von Routing-Schlüsseln existiert, sollten Sie sich nach mehreren umsehen, fanout exchange, die 1:1 mit dem Routing-Schlüssel verbunden sind. Denken Sie daran, dass fanout exchange der schnellste ist.

Wenn die Anzahl der Routen gegen unendlich strebt,, sollten Sie auf topic exchange oder, wenn das Muster nicht benötigt wird, können Sie auswählen direct exchange,da dieser schneller ist. topic exchange.

Kombinationen verschiedener exchange sollten helfen, die richtige zu finden. skalierbare Konfiguration, die sowohl den aktuellen als auch den wachsenden Anforderungen des Systems gerecht wird.

Anzahl exchange und die Anzahl der Warteschlangen im Vergleich zur Anzahl der Routen minimal sein sollte.

Im nächsten Artikel werden wir uns eingehender mit Queues und Bindings befassen.