利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务

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分布式实验 2020-11-19 11:33:06

实际业务中对于定时任务的需求是不可避免的，例如，订单超时自动取消、每天定时拉取数据等，在 Node.js 中系统层面提供了 setTimeout、setInterval 两个 API 或通过 node-schedule 这种第三方库来实现。

存在的一些问题

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL

通过系统层面提供的 API 这种方式实现对于简单的定时任务是 ok 的，过于复杂的、可用性要求较高的系统就会存在以下缺点。

消耗系统内存，如果定时任务很多，长时间得不到释放，将会一直占用系统进程耗费内存。
单线程如何保障出现系统崩溃后之前的定时任务不受影响？多进程集群模式下一致性的保证？
setTimeout、setInterval 会存在时间误差，对于时间精度要求较高的是不行的。

RabbitMQ TTL+DLX 实现定时任务

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL

RabbitMQ 本身是不支持的，可以通过它提供的两个特性 Time-To-Live and Expiration[1]、Dead Letter Exchanges[2] 来实现，通过以下泳道图可以看到一个消息从发布到消费的整个过程。

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL _03

死信队列

死信队列全称 Dead-Letter-Exchange 简称 DLX 是 RabbitMQ 中交换器的一种类型，消息在一段时间之后没有被消费就会变成死信被重新 publish 到另一个 DLX 交换器队列中，因此称为死信队列。
死信队列产生几种情况：

消息被拒绝
消息 TTL 过期
队列达到最大长度

设置DLX的两个参数：

deadLetterExchange：设置 DLX，当正常队列的消息成为死信后会被路由到 DLX 中
deadLetterRoutingKey：设置 DLX 指定的路由键

注意：Dead-Letter-Exchange 也是一种普通的 Exchange。

消息 TTL

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL

消息的 TTL 指的是消息的存活时间，RabbitMQ 支持消息、队列两种方式设置 TTL，分别如下：

消息设置 TTL：对消息的设置是在发送时进行 TTL 设置，通过 x-message-ttl 或expiration 字段设置，单位为毫秒，代表消息的过期时间，每条消息的 TTL 可不同。
队列设置 TTL：对队列的设置是在消息入队列时计算，通过 x-expires 设置，队列中的所有消息都有相同的过期时间，当超过了队列的超时设置，消息会自动的清除。

注意：如果以上两种方式都做了设置，消息的 TTL 则以两者之中最小的那个为准。

延迟队列实现 Node.js 版

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL

推荐采用 amqplib[3] 库，一个 Node.js 实现的 RabbitMQ 客户端。
初始化 RabbitMQ：

// rabbitmq.js
// npm install amqplib
const amqp = require('amqplib');
let connection = null;
module.exports = {
connection,
init: () => amqp.connect('amqp://localhost:5672').then(conn => {
connection = conn;
console.log('rabbitmq connect success');
return connection;
})
}

生产者：

/**
* 路由一个死信队列
* @param { Object } connnection
*/
async function producerDLX(connnection) {
const testExchange = 'testEx';
const testQueue = 'testQu';
const testExchangeDLX = 'testExDLX';
const testRoutingKeyDLX = 'testRoutingKeyDLX';
const ch = await connnection.createChannel();
await ch.assertExchange(testExchange, 'direct', { durable: true });
const queueResult = await ch.assertQueue(testQueue, {
exclusive: false,
deadLetterExchange: testExchangeDLX,
deadLetterRoutingKey: testRoutingKeyDLX,
});
await ch.bindQueue(queueResult.queue, testExchange);
const msg = 'hello world!';
console.log('producer msg：', msg);
await ch.sendToQueue(queueResult.queue, new Buffer(msg), {
expiration: '10000'
});
ch.close();
}

消费者：

// consumer.js
const rabbitmq = require('./rabbitmq.js');
/**
* 消费一个死信队列
* @param { Object } connnection
*/
async function consumerDLX(connnection) {
const testExchangeDLX = 'testExDLX';
const testRoutingKeyDLX = 'testRoutingKeyDLX';
const testQueueDLX = 'testQueueDLX';
const ch = await connnection.createChannel();
await ch.assertExchange(testExchangeDLX, 'direct', { durable: true });
const queueResult = await ch.assertQueue(testQueueDLX, {
exclusive: false,
});
await ch.bindQueue(queueResult.queue, testExchangeDLX, testRoutingKeyDLX);
await ch.consume(queueResult.queue, msg => {
console.log('consumer msg：', msg.content.toString());
}, { noAck: true });
}
// 消费消息
rabbitmq.init().then(connection => consumerDLX(connection));

运行查看：
分别执行消费者和生产者，可以看到 producer 在 44 秒发布了消息，consumer 是在 54 秒接收到的消息，实现了定时 10 秒种执行。

$ node consumer # 执行消费者[2019-05-07T08:45:23.099] [INFO] default - rabbitmq connect success[2019-05-07T08:45:54.562] [INFO] default - consumer msg： hello world!

$ node producer # 执行生产者[2019-05-07T08:45:43.973] [INFO] default - rabbitmq connect success[2019-05-07T08:45:44.000] [INFO] default - producer msg： hello world!

管理控制台查看：
testQu 队列为我们定义的正常队列消息过期，会变成死信，会被路由到 testQueueDLX 队列，形成一个死信队列。

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL _06

注意问题：
一个队列里的某个消息即使比同队列中的其它消息提前过期，也不会优先进入到死信队列，只有当过期的消息到了队列的顶端，才会被真正的丢弃或者进入死信队列。
源码地址：https://github.com/Q-Angelo/project-training/tree/master/nodejs/rabbitmq-timed-task

延迟队列实现 Java 版

利用 RabbitMQ 死信队列和 TTL 实现定时任务_TTL

构建生产者
生产者主要变动为设置消息过期时间。

AMQP.BasicProperties basicProperties = new AMQP.BasicProperties.Builder()
.deliveryMode(2)
.contentEncoding("UTF-8")
.expiration("5000") // 设置 5 秒中过期
.build();
channel.basicPublish(dlxExchangeName, dlxRoutingKey, basicProperties, dlxMsg.getBytes());