深入浅析RabbitMQ镜像集群原理

深入浅析RabbitMQ镜像集群原理

集群架构

RabbitMQ 集群是一个或多个节点的逻辑分组，集群中的每个节点都是对等的

每个节点共享所有的用户，虚拟主机，队列，交换器，绑定关系，运行时参数和其他分布式状态等信息。

一个高可用，负载均衡的 RabbitMQ 集群架构应类似下图：

这里对上面的集群架构做一下解释说明：

1）首先一个基本的 RabbitMQ 集群不是高可用的

虽然集群共享队列，但在默认情况下，消息只会被路由到某一个节点的符合条件的队列上，并不会同步到其他节点的相同队列上。

假设消息路由到 node1 的 my-queue 队列上，但是 node1 突然宕机了，那幺消息就会丢失

想要解决这个问题，需要开启队列镜像，将集群中的队列彼此之间进行镜像，此时消息就会被拷贝到处于同一个镜像分组中的所有队列上。

2）其次 RabbitMQ 集群本身并没有提供负载均衡的功能

也就是说对于一个三节点的集群，每个节点的负载可能都是不相同的，想要解决这个问题可以通过硬件负载均衡或者软件负载均衡的方式

这里我们选择使用 HAProxy 来进行负载均衡，当然也可以使用其他负载均衡中间件，如LVS等。

HAProxy 同时支持四层和七层负载均衡，并基于单一进程的事件驱动模型，因此它可以支持非常高的井发连接数。

3）接着假设我们只采用一台 HAProxy

那幺它就存在明显的单点故障的问题

所以至少需要两台 HAProxy ，同时这两台 HAProxy 之间需要能够自动进行故障转移，通常的解决方案就是 KeepAlived 。

KeepAlived 采用 VRRP (Virtual Router Redundancy Protocol，虚拟路由冗余协议) 来解决单点失效的问题

它通常由一组一备两个节点组成，同一时间内只有主节点会提供对外服务，并同时提供一个虚拟的 IP 地址 (Virtual Internet Protocol Address ，简称 VIP) 。

如果主节点故障，那幺备份节点会自动接管 VIP 并成为新的主节点 ，直到原有的主节点恢复。

4）最后，任何想要连接到 RabbitMQ 集群的客户端

只需要连接到虚拟 IP，而不必关心集群是何种架构。

搭建集群准备：

1、准备3个虚拟机

vi /etc/hostname #修改虚拟机名称 node1 node2 node3

虚拟机（机器）名称	node1	node2	node3
ip	192.168.0.101	192.168.0.102	192.168.0.103
安装	Erlang+RabbitMQ	Erlang+RabbitMQ	Erlang+RabbitMQ

2、设置node1、node2、node3的hosts

vi /etc/hosts #修改虚拟机hosts node1 node2 node3

文件内容：

192.168.0.101 node1192.168.0.102 node2192.168.0.103 node3

安装Erlang：

由于RabbitMQ是基于Erlang（面向高并发的语言）语言开发，所以在安装RabbitMQ之前，需要先安装Erlang。

1.选择Erlang和RabbitMQ版本，这里选择RabbitMQ3.9.x、Erlang24.0，查看对应版本

2.Erlang官网下载、Github下载

3.更新基本系统，安装任何软件包之前，建议使用以下命令更新软件包和存储库

yum -y update

4、安装 tar

yum install -y tar

5、首先要先安装GCC、 GCC-C++、 Openssl等依赖模块：

yum -y install make gcc gcc-c++ kernel-devel m4 ncurses-devel openssl-devel

6、再安装ncurses模块

yum -y install ncurses-develyum install ncurses-devel

7、将安装包拷贝到linux下：

8、解压ErLang安装包

[root@node1 /]# cd /usr/local/ #先切换到安装包目录[root@nodel local]# ls #查看文件bin etc games include lib lib64 libexec otp_src_24.0 otp_src_24.0.tar.gz sbin share src[root@nodel local]# tar -xvf otp_src_24.0.tar.gz #解压文件

9、创建安装的目录/usr/local/erlang

[root@node1 local]# mkdir erlang[root@node1 local]# lsbin erlang etc games include lib lib64 libexec otp_src_24.0 otp_src_24.0.tar.gz sbin share src[root@node1 local]#

10、切换到解压后的目录

[root@node1 local]# cd otp_src_24.0[root@node1 otp_src_24.0]# lsAUTHORS bootstrap configure.src erl-build-tool-vars.sh HOWTO LICENSE.txt Makefile.in otp_patch_apply otp_versions.table prebuilt.files system xcompbin configure CONTRIBUTING.md erts lib make otp_build OTP_VERSION plt README.md TAR.include[root@node1 otp_src_24.0]#

11、配置安装路径

./configure --prefix=/usr/local/erlang --with-ssl --enable-threads --enable-smp-support --enable-kernel-poll --enable-hipe --without-javac

erlang的编译需要用到java环境，如果不装，会报错如下，但不影响后续操作

12、进行编译安装

make make install

13、查看安装

[root@node1 local]# cd erlang/[root@node1 erlang]# lltotal 4drwxr-xr-x. 2 root root 4096 Aug 7 23:30 bindrwxr-xr-x. 3 root root 19 Aug 7 23:30 lib[root@node1 erlang]#

14、配置环境变量

vi /etc/profile

加入一下配置：

######### erlang #############PATH=$PATH:/usr/local/erlang/bin########################################

15、使配置生效：

source /etc/profile

16、直接输入 erl 、得到如下图得安装成功，输入 halt(). 退出

安装RabbitMQ：

1、Github下载

2、将安装包拷贝到linux下：

3、解压到 /usr/local/ 目录下

[root@node1 local]# tar -xvf rabbitmq-server-generic-unix-3.9.3.tar.xz ******[root@node1 local]# lsbin etc include lib64 otp_src_24.0 rabbitmq_server-3.9.3 sbin srcerlang games lib libexec otp_src_24.0.tar.gz rabbitmq-server-generic-unix-3.9.3.tar.xz share

4、添加环境变量

vi /etc/profile

加入一下配置：

######### RabbitMQ #############PATH=$PATH:/usr/local/rabbitmq_server-3.9.3/sbin########################################

5、使配置生效：

source /etc/profile

6、切换到解压后的目录

[root@node1 local]# cd rabbitmq_server-3.9.3/[root@node1 rabbitmq_server-3.9.3]# lsescript LICENSE-APACHE2-excanvas LICENSE-erlcloud LICENSE-MIT-Erlware-Commons LICENSE-MIT-Sammy LICENSE-rabbitmq_awsetc LICENSE-APACHE2-ExplorerCanvas LICENSE-httpc_aws LICENSE-MIT-Flot LICENSE-MIT-Sammy060 pluginsINSTALL LICENSE-APL2-Stomp-Websocket LICENSE-ISC-cowboy LICENSE-MIT-jQuery LICENSE-MPL sbinLICENSE LICENSE-BSD-base64js LICENSE-MIT-EJS LICENSE-MIT-jQuery164 LICENSE-MPL2 shareLICENSE-APACHE2 LICENSE-BSD-recon LICENSE-MIT-EJS10 LICENSE-MIT-Mochi LICENSE-MPL-RabbitMQ[root@node1 rabbitmq_server-3.9.3]# cd sbin/[root@node1 sbin]# lsrabbitmqctl rabbitmq-defaults rabbitmq-diagnostics rabbitmq-env rabbitmq-plugins rabbitmq-queues rabbitmq-server rabbitmq-streams rabbitmq-upgrade[root@node1 sbin]#

7、启动web管理插件

[root@node1 sbin]# rabbitmq-plugins enable rabbitmq_managementEnabling plugins on node rabbit@localhost:rabbitmq_managementThe following plugins have been configured: rabbitmq_management rabbitmq_management_agent rabbitmq_web_dispatchApplying plugin configuration to rabbit@localhost...The following plugins have been enabled: rabbitmq_management rabbitmq_management_agent rabbitmq_web_dispatchstarted 3 plugins.

8、后台启动rabbitmq服务

rabbitmq-server -detached

9、启用了rabbitmq的管理插件，会有一个web管理界面，默认监听端口15672，将此端口在防火墙上打开，则可以访问web界面：

使用默认的用户 guest / guest （此也为管理员用户）登陆，会发现无法登陆，

报错：User can only log in via localhost。

那是因为默认是限制了guest用户只能在本机登陆，也就是只能登陆localhost:15672。

可以通过修改配置文件rabbitmq.conf，取消这个限制： loopback_users这个项就是控制访问的，

如果只是取消guest用户的话，只需要loopback_users.guest = false 即可。或者添加远程用户

10、添加远程用户

# 添加用户rabbitmqctl add_user 用户名 密码# 设置用户角色,分配操作权限rabbitmqctl set_user_tags 用户名 角色# 为用户添加资源权限(授予访问虚拟机根节点的所有权限)rabbitmqctl set_permissions -p / 用户名 ".*" ".*" ".*"

角色有四种：

administrator：可以登录控制台、查看所有信息、并对rabbitmq进行管理 monToring：监控者；登录控制台，查看所有信息 policymaker：策略制定者；登录控制台指定策略 managment：普通管理员；登录控制

这里创建用户rabbitadmin，密码rabbitadmin，设置administrator角色，赋予所有权限

[root@node1 sbin]# rabbitmqctl add_user rabbitadmin rabbitadminAdding user "rabbitadmin" ...Done. Don't forget to grant the user permissions to some virtual hosts! See 'rabbitmqctl help set_permissions' to learn more.[root@node1 sbin]# rabbitmqctl set_user_tags rabbitadmin administratorSetting tags for user "rabbitadmin" to [administrator] ...[root@node1 sbin]# rabbitmqctl set_permissions -p / rabbitadmin ".*" ".*" ".*"Setting permissions for user "rabbitadmin" in vhost "/" ...[root@node1 sbin]#

11、登录，其他两台虚拟机也是如上配置

同步cookie：

1、如何查看cookie

[root@node1 rabbitmq]# pwd /usr/local/rabbitmq_server-3.9.3/var/log/rabbitmq[root@node1 rabbitmq]# more rabbit\@node1.log ******2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 node : rabbit@node12021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 home dir : /root2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 config file(s) : (none)2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 cookie hash : baCpCWaCXrmkyZweJiNbVw==2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 log(s) : /usr/local/rabbitmq_server-3.9.3/var/log/rabbitmq/rabbit@node1.log2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 : /usr/local/rabbitmq_server-3.9.3/var/log/rabbitmq/rabbit@node1_upgrade.log2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 : stdout 2021-08-14 21:11:06.883853-04:00 [info] 0.222.0 database dir : /usr/local/rabbitmq_server-3.9.3/var/lib/rabbitmq/mnesia/rabbit@node1

我的${home}目录是/root，切换到root目录下，该文件是一个隐藏文件，需要使用 ls -al 命令查看

[root@node1 ~]# pwd/root[root@node1 ~]# ls -latotal 52dr-xr-x---. 2 root root 4096 Aug 14 21:10 .dr-xr-xr-x. 18 root root 4096 Nov 12 2020 ..-rw-------. 1 root root 993 Nov 7 2020 anaconda-ks.cfg-rw-------. 1 root root 14288 Aug 14 23:07 .bash_history-rw-r--r--. 1 root root 18 Dec 28 2013 .bash_logout-rw-r--r--. 1 root root 176 Dec 28 2013 .bash_profile-rw-r--r--. 1 root root 176 Dec 28 2013 .bashrc-rw-r--r--. 1 root root 100 Dec 28 2013 .cshrc-r--------. 1 root root 20 Aug 14 00:00 .erlang.cookie-rw-r--r--. 1 root root 129 Dec 28 2013 .tcshrc[root@node1 ~]#

2、同步（拷贝.cookie时，各节点都必须停止MQ服务，在node1上执行远程操作命令）

scp /root/.erlang.cookie root@node2:/root/scp /root/.erlang.cookie root@node3:/root/

集群搭建：

1、启动RabbitMQ服务，顺带启动Erlang虚拟机和RabbitMQ应用服务，在node1、node2、node3执行命令

rabbitmq-server -detached

2、RabbitMQ 集群的搭建需要选择其中任意一个节点为基准，将其它节点逐步加入。这里我们以 node1 为基准节点，将 node2 和 node3 加入集群。在 node2 和node3 上执行以下命令：

# 1.停止服务rabbitmqctl stop_app# rabbitmqctl stop会将Erlang虚拟机关闭，rabbitmqctl stop_app只关闭RabbitMQ服务# 2.重置状态rabbitmqctl reset# 3.节点加入, 在一个node加入cluster之前，必须先停止该node的rabbitmq应用，即先执行stop_app# node2加入node1, node3加入node2rabbitmqctl join_cluster rabbit@node1# 4.启动服务rabbitmqctl start_app

join_cluster 命令有一个可选的参数 --ram ，该参数代表新加入的节点是内存节点，默认是磁盘节点。

如果是内存节点，则所有的队列、交换器、绑定关系、用户、访问权限和 vhost 的元数据都将存储在内存中，

如果是磁盘节点，则存储在磁盘中。

内存节点可以有更高的性能，但其重启后所有配置信息都会丢失，

因此RabbitMQ 要求在集群中至少有一个磁盘节点，其他节点可以是内存节点。

当内存节点离开集群时，它可以将变更通知到至少一个磁盘节点；

然后在其重启时，再连接到磁盘节点上获取元数据信息。

除非是将 RabbitMQ 用于 RPC 这种需要超低延迟的场景，

否则在大多数情况下，RabbitMQ 的性能都是够用的，可以采用默认的磁盘节点的形式。

另外，如果节点以磁盘节点的形式加入，则需要先使用 reset 命令进行重置，然后才能加入现有群集，重置节点会删除该节点上存在的所有的历史资源和数据。

采用内存节点的形式加入时可以略过 reset 这一步，因为内存上的数据本身就不是持久化的

3、查看集群状态

此时可以在任意节点上使用 rabbitmqctl cluster_status 命令查看集群状态，输出如下：

[root@node1 ~]# rabbitmqctl cluster_statusCluster status of node rabbit@node1 ...BasicsCluster name: rabbit@node1Disk Nodesrabbit@node1rabbit@node2rabbit@node3Running Nodesrabbit@node1rabbit@node2rabbit@node3Versionsrabbit@node1: RabbitMQ 3.9.3 on Erlang 24.0rabbit@node2: RabbitMQ 3.9.3 on Erlang 24.0rabbit@node3: RabbitMQ 3.9.3 on Erlang 24.0Maintenance statusNode: rabbit@node1, status: not under maintenanceNode: rabbit@node2, status: not under maintenanceNode: rabbit@node3, status: not under maintenanceAlarmsFree disk space alarm on node rabbit@node3Network Partitions(none)ListenersNode: rabbit@node1, interface: [::], port: 25672, protocol: clustering, purpose: inter-node and CLI tool communicationNode: rabbit@node1, interface: [::], port: 5672, protocol: amqp, purpose: AMQP 0-9-1 and AMQP 1.0Node: rabbit@node1, interface: [::], port: 15672, protocol: http, purpose: HTTP APINode: rabbit@node2, interface: [::], port: 15672, protocol: http, purpose: HTTP APINode: rabbit@node2, interface: [::], port: 25672, protocol: clustering, purpose: inter-node and CLI tool communicationNode: rabbit@node2, interface: [::], port: 5672, protocol: amqp, purpose: AMQP 0-9-1 and AMQP 1.0Node: rabbit@node3, interface: [::], port: 15672, protocol: http, purpose: HTTP APINode: rabbit@node3, interface: [::], port: 25672, protocol: clustering, purpose: inter-node and CLI tool communicationNode: rabbit@node3, interface: [::], port: 5672, protocol: amqp, purpose: AMQP 0-9-1 and AMQP 1.0Feature flagsFlag: drop_unroutable_metric, state: enabledFlag: empty_basic_get_metric, state: enabledFlag: implicit_default_bindings, state: enabledFlag: maintenance_mode_status, state: enabledFlag: quorum_queue, state: enabledFlag: stream_queue, state: enabledFlag: user_limits, state: enabledFlag: virtual_host_metadata, state: enabled[root@node1 ~]#

4、UI 界面查看

镜像队列：

1、镜像的配置是通过 policy 策略的方式，以命令的方式设置 或 UI界面设置

2、参数说明：

Name：policy的名称 Pattern: queue的匹配模式(正则表达式) priority：可选参数，policy的优先级 Definition：镜像定义，包括三个部分ha-mode、ha-params、ha-sync-mode ha-mode:指明镜像队列的模式，有效值为 all/exactly/nodes all：表示在集群中所有的节点上进行镜像 exactly：表示在指定个数的节点上进行镜像，节点的个数由ha-params指定 nodes：表示在指定的节点上进行镜像，节点名称通过ha-params指定 ha-params：ha-mode模式需要用到的参数 ha-sync-mode：进行队列中消息的同步方式，有效值为automatic（自动）和manual（手动）

3、对队列名称以“queue_”开头的所有队列进行镜像，并在集群的两个节点上完成进行，policy的设置命令为：

[root@node1 ~]# rabbitmqctl set_policy ha-queue-two '^queue_' '{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}'Setting policy "ha-queue-two" for pattern "^queue_" to "{"ha-mode":"exactly","ha-params":2,"ha-sync-mode":"automatic"}" with priority "0" for vhost "/" ...[root@node1 ~]#

4、在任意节点（我在node1节点）创建queue_testQueue队列，并查看镜像状态

上图Node中的+1表示备份，下图中的Mirrors就是备份的节点，若node1宕机了node3就会代替node1继续提供服务

测试：首先关闭node1节点

然后查看node3节点上的镜像状态，发现在node2节点也进行了备份，以此说明：就算整个集群只剩下一台机器了，依然能消费队列里面的消息

5、复制系数

若ha-mode 的值为 all ，代表消息会被同步到所有节点的相同队列中，如果你的集群有很多节点，那幺此时复制的性能开销就比较大，此时需要选择合适的复制系数。

通常可以遵循过半写原则，即对于一个节点数为 n 的集群，只需要同步到 n/2+1 个节点上即可。

6、集群的关闭与重启

没有一个直接的命令可以关闭整个集群，需要逐一进行关闭。但是需要保证在重启时，最后关闭的节点最先被启动。如果第一个启动的不是最后关闭的节点，那幺这个节点会等待最后关闭的那个节点启动，默认进行 10 次连接尝试，超时时间为 30 秒，如果依然没有等到，则该节点启动失败。

这带来的一个问题是，假设在一个三节点的集群当中，关闭的顺序为 node1，node2，node3，如果 node1 因为故障暂时没法恢复，此时 node2 和 node3 就无法启动。想要解决这个问题，可以先将 node1 节点进行剔除，命令如下：

rabbitmqctl forget_cluster_node rabbit@node1 --offline

此时需要加上 -offline 参数，它允许节点在自身没有启动的情况下将其他节点剔除。

7、解除集群

重置当前节点：

# 1.停止服务rabbitmqctl stop_app# 2.重置集群状态rabbitmqctl reset# 3.重启服务rabbitmqctl start_app

重新加入集群：

# 1.停止服务rabbitmqctl stop_app# 2.重置状态rabbitmqctl reset# 3.节点加入rabbitmqctl join_cluster rabbit@node1# 4.重启服务rabbitmqctl start_app

完成后重新检查 RabbitMQ 集群状态：

rabbitmqctl cluster_status

除了在当前节点重置集群外，还可在集群其他正常节点将节点踢出集群

rabbitmqctl forget_cluster_node rabbit@node3

8、变更节点类型

我们可以将节点的类型从RAM更改为Disk，反之亦然。假设我们想要反转rabbit@node2和rabbit@node1的类型，将前者从RAM节点转换为磁盘节点，而后者从磁盘节点转换为RAM节点。为此，我们可以使用change_cluster_node_type命令。必须首先停止节点。

# 1.停止服务rabbitmqctl stop_app# 2.变更类型 ram discrabbitmqctl change_cluster_node_type disc# 3.重启服务rabbitmqctl start_app

9、清除 RabbitMQ 节点配置

# 如果遇到不能正常退出直接kill进程systemctl stop rabbitmq-server# 查看进程ps aux|grep rabbitmq# 清除节点rabbitmq配置rm -rf /var/lib/rabbitmq/mnesia

深入浅析RabbitMQ镜像集群原理