Openstack 的主要組件有 Nova、Cinder、Neutron、Glance 等，分別負責雲平臺的計算、存儲、網絡資源管理。OpenStack 各組件之間是通過 REST 接口進行相互通信，而各組件內部則采用了RPC通信。

什麽是RPC

RPC即Remote Procedure Call(遠程方法調用)，是Openstack中一種用來實現跨進程(或者跨機器)的通信機制。Openstack中同項目內(如nova, neutron, cinder…)各服務(service)均通過RPC實現彼此間通信。Openstack中還有另外兩種跨進程的通信方式：數據庫和Rest API

什麽是AMQP

AMQP即Advanced Message Queuing Protocol()是一種基於隊列的可靠消息服務協議，具體可參考http://en.wikipedia.org/wiki/Advanced_Message_Queuing_Protocol。作為一種通信協議，AMQP同樣存在多個實現，如Apache Qpid、RabbitMQ、ZeroMQ等。

AMQP模型

AMQP概念

AMQP 是一個定義了在應用或者組織之間傳送消息的協議的開放標準 （an open standard for passing business messages between applications or organizations），它最新的版本是 1.0。AMQP 目標在於解決在兩個應用之間傳送消息存在的下列問題：

• 網絡是不可靠的 =>消息需要保存後再轉發並有出錯處理機制

• 與本地調用相比，網絡速度慢 =>得異步調用

• 應用之間是不同的（比如不同語言實現、不同操作系統等） =>得與應用無關

• 應用會經常變化 =>同上

AMQP 使用異步的、應用對應用的、二進制數據通信來解決這些問題。

• Publisher：消息發送者，將消息發送到Exchange並指明Routing Key，以便Message Queue可以正確的收到消息

• Exchange：交換器，從Producer接受消息, 根據Bindings中配置的Routing key, 把消息分派到對應的Message Queue中

• Routing key：路由鍵，用於Exchange判斷哪些消息需要發送對應的Message Queue

• Bindings: 描述了Exchange和Queue之間的關系。Exchange 根據消息內容 (routing key), 和Binding配置來決定把消息分派到哪個Queue中

• Message Queue: 存儲消息, 並把消息傳遞給最終的 Consumer

• Consumer：消息接受者，從Message Queue獲取消息，一個Consumer可以訂閱多個Queue, 來接受Queue中的消息
  

AMQP 定義了三種類型的 Exchange，不同類型 Exchange 實現不同的 routing 算法：

• Direct Exchange：Point-to-Point 消息模式，消息點對點的通信模式，Direct Exchange 根據 Routing Key 進行精確匹配，只有對應的 Message Queue 會接受到消息

• Topic Exchange：Publish-Subscribe(Pub-sub)消息模式，Topic Exchange 根據 Routing Key 進行模式匹配，只要符合模式匹配的 Message Queue 都會收到消息

• Fanout Exchange：廣播消息模式，Fanout Exchange 將消息轉發到所有綁定的 Message Queue

AMQP模型

AMQP工作原理：

消息發布者Publisher將Message發送給Exchange並且說明Routing Key。Exchange 負責根據 Message 的Routing Key和binding 的Message Queue進行路由，將 Message 正確地轉發給相應的 Message Queue。監聽在 Message Queue 上的 Consumer 將會從 Queue 中讀取消息。
Routing Key 是 Exchange 轉發信息的依據，因此每個消息都有一個 Routing Key 表明可以接受消息的目的地址，而每個 Message Queue 都可以通過將自己想要接收的 Routing Key 告訴 Exchange 進行 binding，這樣 Exchange 就可以將消息正確地轉發給相應的 Message Queue。

下面的圖顯示了整體AMQP模型：

Server就是中間件服務器：它是一個接受消息的數據服務器，並主要做兩件事情，依據條件將消息路由給不同的消費者,當消費者消費速度不夠快時，它會把消息緩存在內存或磁盤上。
在AMQP之前的服務器中，它們會通過實現了特定類型路由和緩存的龐大引擎來完成. AMQ模塊使用較小的模塊結合更多樣和穩健的方案來實現. 它把這些任務分成了兩個不同角色:

• 交換器, 它接受來自生產者的消息並將它們路由到消息隊列

• 消息隊列, 它存儲消息消息並把它們轉發給消費者應用程序

在交換器和消息隊列之間有一個明顯的界面，稱為綁定(binding)。

消息流

下面的圖展示了通過AMQ模塊服務器的消息流：

一個AMQP消息由一組屬性和不透明的內容組成。一個新消息是由生產者應用程序通過使用AMQP client API來創建的.生產者將“內容”附著在消息中，並對其設置一些消息“屬性”。生產者使用路由信息來標記消息，其表面上類似於地址，但幾乎可以創建任何模式。然後，生產者將消息發送到服務器上的交換器中。
當消息到達服務器時,交換器通常會將消息路由到一級存在於服務器上的消息隊列中.如果消息不能路由,交換器會默默地丟棄或者將其返回給生產者. 生產者可以選擇如何來處理未路由消息。
單個消息可存在於多個消息隊列. 服務器可以不同方式進行處理,如通過拷貝消息或通過引用計數器等. 這不影響互操作性。然而，當一個消息被路由到多個消息隊列時，它在每個消息隊列上都是一樣的。沒有獨特的標識符來區分不同的副本。
當消息到達消息隊列時，消息隊列會通過AMQP，立即嘗試將消息傳遞給消費者應用程序.如果不行,消息隊列會存儲消息(按發布者要求存儲在內存或磁盤中)，並等待消費者準備好.如果沒有消費者，消息隊列通過AMQP將消息返回給生產者(再次地，如果生產者對此有要求的話)。
當消息隊列把消息投遞給消費者後，它會從內部緩沖區中刪除消息.這有可能立即發生，也有可能在消費者應答它已成功處理之後刪除.消費者可選擇如何以及何時來應答消息.同樣地， 消費者也可以拒絕消息(一個否定應答)。
生產者消息和消費者應答可以組成事務. 當一個應用程序同時扮演兩種角色時，通常它會做混合工作:發送消息和發送應答,然後提交或回滾事務。
從服務器投遞消息給消費者，這個過程不是事務的，它只能通過消息應答來處理。

交換器Exchange功能說明

交換器是一個虛擬主機內的消息路由代理。交換器實例（我們通常稱之為“交換器”）接受消息和路由信息-主要是一個路由鍵-或者將消息傳遞到消息隊列，或到內部服務。交換器是基於每個虛擬主機命名的。
應用程序可以在權限範圍內自由地創建、共享、使用和銷毀交換器實例。交換器可能是持久的、臨時的或自動刪除的。持久化的交換器會持續到他們被刪除，臨時的交換器會持續到服務器關閉。自動刪除的交換器直到他們不再使用。服務器提供了一組特定的交換器類型。每個交換器類型都實現了一個特定的匹配和算法，如下一節中定義的。AMQP只要求少量的交換器類型，並推薦了一些。此外，每個服務器實現可以添加自己的交換類型。
交換器可以將單個消息並發地路由到的消息隊列中。這將創建一個獨立消息的多個實例。

Direct交換器類型

direct 交換器按如下方式來工作:
1. 消息隊列使用路由鍵K來綁定交換器
2. 發布者使用路由鍵R來向交換器發送消息
3. 在K=R時，消息會傳遞到消息隊列中

Direct 類似於我們生活中的快遞, 填寫對方的地址, 郵局會根據唯一地址, 來投遞郵件。
1) [Producer] 在消息體中, 填寫 Routing key
2) [Exchange] 根據Routing key, 在 Binding 中查找和Routing key綁定的 Queue
3) [Exchange] 發送消息到Queue

Topic交換器類型

topic交換器類型按如下方式來工作:
1. 消息隊列使用路由模式P來綁定到交換器
2. 發布者使用路由鍵R來向交換器發送消息
3. 當R匹配P時，消息將被傳遞到消息隊列
用於topic交換器的路由鍵必須由0個或多個由點號.分隔的單詞組成。每個單詞必須包含字母A-Z和a-z 以及數字0-9。路由模式與路由鍵遵循相同的規則，* 用於匹配單個單詞，# 用於匹配0個或多個單詞。
因此路由模式*.stock.# 會匹配路由鍵usd.stock 和eur.stock.db 但不匹配stock.nasdaq。

Topic Exchange 和Direct Exchange比較類似, 但是Topic Exchange支持模糊匹配 (#, * 等等)。
Topic 類似於我們生活中的報刊訂閱. 使用關鍵字”體育”訂閱雜誌後, 郵局會把”體育周刊” 和”體育日報” 都發送給你。
1) [Producer] 在消息體中, 填寫 Routing key
2) [Exchange] 根據Routing key, 在 Binding 中, 通過模糊匹配, 查找和Routing key綁定的 Queue
3) [Exchange] 發送消息到Queue

Fanout 交換器類型

fanout交換器類型按如下方式來工作:
1. 消息隊列不使用參數來綁定交換器
2. 發布者向交換器發送消息
3. 消息無條件傳遞給消息隊列

Fanout Exchange 不需要任何 Routing key
Fanout 類似於我們生活中的廣播. 任何人無需訂閱, 都可以收聽到
Fanout Exchange 接收到消息之後, 會把消息發送給所有綁定的Queue中

測試

發現一個很好玩的網站，上面提供在線RabbitMQ 模擬器，可以幫助理解Exchange／queue／binding概念。
http://tryrabbitmq.com/
按照規則配置好規則之後，點擊send，就可以看到數據流量走向。

RPC機制之AMQP協議