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go-micro集成RabbitMQ实战和原理

在go-micro中异步消息的收发是通过Broker这个组件来完成的，底层实现有RabbitMQ、Kafka、Redis等等很多种方式，这篇文章主要介绍go-micro使用RabbitMQ收发数据的方法和原理。

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Broker的核心功能

Broker的核心功能是Publish和Subscribe，也就是发布和订阅。它们的定义是：

Publish(topic string, m *Message, opts ...PublishOption) error
Subscribe(topic string, h Handler, opts ...SubscribeOption) (Subscriber, error)

发布

发布第一个参数是topic（主题），用于标识某类消息。

发布的数据是通过Message承载的，其包括消息头和消息体，定义如下：

type Message struct {
	Header map[string]string
	Body   []byte
}

消息头是map，也就是一组KV（键值对）。

消息体是字节数组，在发送和接收时需要开发者进行编码和解码的处理。

订阅

订阅的第一个参数也是topic（主题），用于过滤出要接收的消息。

订阅的数据是通过Handler处理的，Handler是一个函数，其定义如下：

type Handler func(Event) error

其中的参数Event是一个接口，需要具体的Broker来实现，其定义如下：

type Event interface {
	Topic() string
	Message() *Message
	Ack() error
	Error() error
}
  • Topic() 用于获取当前消息的topic，也是发布者发送时的topic。
  • Message() 用于获取消息体，也是发布者发送时的Message，其中包括Header和Body。
  • Ack() 用于通知Broker消息已经收到了，Broker可以删除消息了，可用来保证消息至少被消费一次。
  • Error() 用于获取Broker处理消息过成功的错误。

开发者订阅数据时，需要实现Handler这个函数，接收Event的实例，提取数据进行处理，根据不同的Broker，可能还需要调用Ack()，处理出现错误时，返回error。

go-micro集成RabbitMQ实战

大概了解了Broker的定义之后，再来看下如何使用go-micro收发RabbitMQ消息。

启动一个RabbitMQ

如果你已经有一个RabbitMQ服务器，请跳过这个步骤。

这里介绍一个使用docker快速启动RabbitMQ的方法，当然前提是你得安装了docker。

执行如下命令启动一个rabbitmq的docker容器：

docker run --name rabbitmq1 -p 5672:5672 -p : -d rabbitmq

然后进入容器进行一些设置：

docker exec -it rabbitmq1 /bin/bash

启动管理工具、禁用指标采集（会导致某些API500错误）：

rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
 
cd /etc/rabbitmq/conf.d/
echo management_agent.disable_metrics_collector = false > management_agent.disable_metrics_collector.conf

最后重启容器：

docker restart rabbitmq1

最后浏览器中输入 http://127.0.0.0: 即可访问，默认用户名和密码都是 guest 。

编写收发函数

为了方便演示，先来定义发布消息和接收消息的函数。其中发布函数使用了go-micro提供的Event类型，还有其它类型也可以提供Publish的功能，这里发送的数据格式是Json字符串。接收消息的函数名称可以随意取，但是参数和返回值必须符合规范，也就是下边代码中的样子，这个函数也可以是绑定到某个类型的。

// 定义一个发布消息的函数：每隔1秒发布一条消息
func loopPublish(event micro.Event) {
	for {
		time.Sleep(time.Duration(1) * time.Second)

		curUnix := strconv.FormatInt(time.Now().Unix(), 10)
		msg := "{\"Id\":" + curUnix + ",\"Name\":\"张三\"}"
		event.Publish(context.TODO(), msg)
	}
}

// 定义一个接收消息的函数：将收到的消息打印出来
func handle(ctx context.Context, msg interface{}) (err error) {
	defer func() {
		if r := recover(); r != nil {
			err = errors.New(fmt.Sprint(r))
			log.Println(err)
		}
	}()

	b, err := json.Marshal(msg)
	if err != nil {
		log.Println(err)
		return
	}

	log.Println(string(b))
	return
}

编写主体代码

这里先给出代码，里面提供了一些注释，后边还会有详细介绍。

func main() {
	// RabbitMQ的连接参数
	rabbitmqUrl := "amqp://guest:guest@127.0.0.1:5672/"
	exchangeName := "amq.topic"
	subcribeTopic := "test"
	queueName := "rabbitmqdemo_test"

	// 默认是application/protobuf，这里演示用的是Json，所以要改下
	server.DefaultContentType = "application/json"

	// 创建 RabbitMQ Broker
	b := rabbitmq.NewBroker(
		broker.Addrs(rabbitmqUrl),           // RabbitMQ访问地址，含VHost
		rabbitmq.ExchangeName(exchangeName), // 交换机的名称
		rabbitmq.DurableExchange(),          // 消息在Exchange中时会进行持久化处理
		rabbitmq.PrefetchCount(1),           // 同时消费的最大消息数量
	)

	// 创建Service，内部会初始化一些东西，必须在NewSubscribeOptions前边
	service := micro.NewService(
		micro.Broker(b),
	)
	service.Init()

	// 初始化订阅上下文：这里不是必需的，订阅会有默认值
	subOpts := broker.NewSubscribeOptions(
		rabbitmq.DurableQueue(),   // 队列持久化，消费者断开连接后，消息仍然保存到队列中
		rabbitmq.RequeueOnError(), // 消息处理函数返回error时，消息再次入队列
		rabbitmq.AckOnSuccess(),   // 消息处理函数没有error返回时，go-micro发送Ack给RabbitMQ
	)

	// 注册订阅
	micro.RegisterSubscriber(
		subcribeTopic,    // 订阅的Topic
		service.Server(), // 注册到的rpcServer
		handle,           // 消息处理函数
		server.SubscriberContext(subOpts.Context), // 订阅上下文，也可以使用默认的
		server.SubscriberQueue(queueName),         // 队列名称
	)

	// 发布事件消息
	event := micro.NewEvent(subcribeTopic, service.Client())
	go loopPublish(event)

	log.Println("Service is running ...")
	if err := service.Run(); err != nil {
		log.Println(err)
	}
}

主要逻辑是：

1、先创建一个RabbitMQ Broker，它实现了标准的Broker接口。其中主要的参数是RabbitMQ的访问地址和RabbitMQ交换机，PrefetchCount是订阅者（或称为消费者）使用的。

2、然后通过 NewService 创建go-micro服务，并将broker设置进去。这里边会初始化很多东西，最核心的是创建一个rpcServer，并将rpcServer和这个broker绑定起来。

3、然后是通过 RegisterSubscriber 注册订阅，这个注册有两个层面的功能：一是如果RabbitMQ上还不存在这个队列时创建队列，并订阅指定topic的消息；二是定义go-micro程序从这个RabbitMQ队列接收数据的处理方式。

这里详细看下订阅的参数：

func RegisterSubscriber(topic string, s server.Server, h interface{}, opts ...server.SubscriberOption) error
  • topic：go-micro使用的是Topic模式，发布者发送消息的时候要指定一个topic，订阅者根据需要只接收某个或某几个topic的消息；
  • s：消息从RabbitMQ接收后会进入这个Server进行处理，它是NewService的时候内部创建的；
  • h：使用了上一步创建的接收消息的函数 handle，Server中的方法会调用这个函数；
  • opts 是订阅的一些选项，这里需要指定RabbitMQ队列的名称；另外SubscriberContext定义了订阅的一些行为，这里DurableQueue设置RabbitMQ订阅消息的持久化方式，一般我们都希望消息不丢失，这个设置的作用是即使程序与RabbitMQ的连接断开，消息也会保存在RabbitMQ队列中；AckOnSuccess和RequeueOnError定义了程序处理消息出现错误时的行为，如果handle返回error，消息会重新返回RabbitMQ，然后再投递给程序。

4、然后这里为了演示，通过NewEvent创建了一个Event，通过它每隔一秒发送1条消息。

5、最后通过service.Run()把这个程序启动起来。

辛苦写了半天，看一下这个程序的运行效果：

注意一般发布者和订阅者是在不同的程序中，这里只是为了方便演示，才把他们放在一个程序中。所以如果只是发布消息，就不需要订阅的代码，如果只是订阅，也不需要发布消息的代码，大家使用的时候根据需要自己裁剪吧。

go-micro集成RabbitMQ的处理流程

这个部分来看一下消息在go-micro和RabbitMQ中是怎么流转的，我画了一个示意图：

这个图有点复杂，这里详细讲解下。

首先分成三块：RabbitMQ、消息发布部分、消息接收部分，这里用不同的颜色进行了区分。

  • RabbitMQ不是本文的重点，就把它看成一个整体就行了。
  • 消息发布部分：从生产者程序调用Event.Publish开始，然后调用Client.Publish，到这里为止，都是在go-micro的核心模块中进行处理；然后再调用Broker.Publish，这里的Broker是RabbitMQ插件的Broker实例，从这里开始进入了RabbiitMQ插件部分，然后再依次通过RabbitMQ Connection的Publish方法、RabbitMQ Channle的Publish方法，最终发送到RabbitMQ中。
  • 消息接收部分：Service.Run内部会调用rpcServer.Start，这个方法内部会调用Broker.Subscribe，这个方法是RabbitMQ插件中定义的，它会读取RegisterSubscriber时的一些RabbitMQ队列设置，然后再依次传递到RabbitMQ Connection的Consume方法、RabbitMQ Channel的ConsumeQueue方法，最终连接到RabbitMQ，并在RabbitMQ上设置好要订阅的队列；这些方法还会返回一个类型为amqp.Delivery的Go Channel，Broker.Subscribe不断的从这个Go Channel中读取数据，然后再发送到调用Broker.Subscribe时传入的一个消息处理方法中，这里就是rpcServer.HandleEvnet，消息经过一些处理后再进入rpcServer内部的路由处理模块，这里就是route.ProcessMessage，这个方法内部会根据当前消息的topic查找RegisterSubscriber时注册的订阅，并最终调用到当时注册的用于接收消息的函数。

这个处理过程还可以划分为业务部分、核心模块部分和插件部分。

  • 首先创建一个插件的Broker实现，把它注册到核心模块的rpcServer中；
  • 消息的发送从业务部分进入核心模块部分，再进入具体实现Broker的插件部分；
  • 消息的接收则首先进入插件部分，然后再流转到核心模块部分，再流转到业务部分。

从上边的图中可以看到消息都需要经过这个RabbitMQ插件进行处理，实际上可以只使用这个插件，就能实现消息的发送和接收。这个演示代码我已经提交到了Github，有兴趣的同学可以在文末获取Github仓库的地址。

从上边这些划分中，我们可以理解到设计者的整体设计思路，把握关键节点，用好用对，出现问题时可以快速定位。

填的几个坑

不能接收其它框架发布的消息

这个是因为route.ProcessMessage查找订阅时使用了go-micro专用的一个头信息：

// get the subscribers by topic
	subs, ok := router.subscribers[msg.Topic()]

这个msg.Topic返回的是如下实例中的topic字段：

	rpcMsg := &rpcMessage{
		topic:       msg.Header["Micro-Topic"],
		contentType: ct,
		payload:     &raw.Frame{Data: msg.Body},
		codec:       cf,
		header:      msg.Header,
		body:        msg.Body,
	}

其它框架不会有这么一个头信息，除非专门适配go-micro。

因为使用RabbitMQ的场景下，整个开发都是围绕RabbitMQ做的，而且go-micro的处理逻辑没有考虑RabbitMQ订阅可以使用通配符的情况，发布消息的Topic、接收消息的Topic与Micro-Topic的值匹配时都是按照是否相等的原则处理的，因此可以用RabbitMQ消息自带的topic来设置这个消息头。rabbitmq.rbroker.Subscribe 中接收到消息后，就可以进行这个设置：

// Messages sent from other frameworks to rabbitmq do not have this header.
		// The 'RoutingKey' in the message can be used as this header.
		// Then the message can be transfered to the subscriber which bind this topic.
		msgTopic := header["Micro-Topic"]
		if msgTopic == "" {
			header["Micro-Topic"] = msg.RoutingKey
		}

这样go-micro开发的消费者程序就能接收其它框架发布的消息了，其它框架无需适配。

RabbitMQ重启后订阅者和发布者无限阻塞

go-micro的RabbitMQ插件底层使用另一个库：github.com/streadway/amqp

对于发布者，RabbitMQ断开连接时amqp库会通过Go Channel同步通知go-micro，然后go-micro可以发起重新连接。问题出现在这个同步通知上，go-micro的RabbitMQ插件设置了接收连接和通道的关闭通知，但是只处理了一个通知就去重新连接了，这就导致有一个Go Channel一直阻塞，而这个阻塞会导致某个锁不能释放，这个锁又是Publish时候需要的，因此导致发布者无限阻塞。解决办法就是外层增加一个循环，等所有的通知都收到了，再去做重新连接。

对于订阅者，RabbitMQ断开连接时，它会一直阻塞在某个Go Channel上，直到它返回一个值，这个值代表连接已经重新建立，订阅者可以重建消费通道。问题也是出现在这个阻塞的Go Channel上，因为这个Go Channel在每次收到amqp的关闭通知时会重新赋值，而订阅者等待的Go Channel可能是之前的旧值，永远也不会返回，订阅者也就无限阻塞了。解决办法呢，就是在select时增加一个time.After，让等待的Go Channel有机会更新到新值。

代码就不贴了，有兴趣的可以到Github中去看：https://github.com/go-micro/plugins/commit/9ff3cc649ba4fe05f75b07c66c00c

关于这两个问题的修改已经合并到官方仓库中，大家去get最新的代码就可以了。

这两个坑填了，基本上就能满足我的需要了。当然可能还有其它的坑，比如go-micro的RabbitMQ插件好像没有发布者确认的功能，这个要实现，还得好好想想怎么改。

好了，以上就是本文的主要内容。

老规矩，代码已经上传到Github，欢迎访问：https://github.com/bosima/go-demo/tree/main/go-micro-broker-rabbitmq

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