AMQP協議（經典）

阿新 • • 發佈：2019-01-16

當前各種應用大量使用非同步訊息模型，並隨之產生眾多訊息中介軟體產品及協議，標準的不一致使應用與中介軟體之間的耦合限制產品的選擇，並增加維護成本。AMQP是一個提供統一訊息服務的應用層標準協議，基於此協議的客戶端與訊息中介軟體可傳遞訊息，並不受客戶端/中介軟體不同產品，不同開發語言等條件的限制。

　　當然這種降低耦合的機制是基於與上層產品，語言無關的協議。AMQP協議是一種二進位制協議，提供客戶端應用與訊息中介軟體之間非同步、安全、高效地互動。從整體來看，AMQP協議可劃分為三層：　　

　　這種分層架構類似於OSI網路協議，可替換各層實現而不影響與其它層的互動。AMQP定義了合適的伺服器端域模型，用於規範伺服器的行為(AMQP伺服器端可稱為broker)。在這裡Model層決定這些基本域模型所產生的行為，這種行為在AMQP中用”command”表示，在後文中會著重來分析這些域模型。Session層定義客戶端與broker之間的通訊(通訊雙方都是一個peer，可互稱做partner)，為command的可靠傳輸提供保障。Transport層專注於資料傳送，並與Session保持互動，接受上層的資料，組裝成二進位制流，傳送到receiver後再解析資料，交付給Session層。Session層需要Transport層完成網路異常情況的彙報，順序傳送command等工作。

　　上面是對AMQP協議的大致說明。下面會以我們對訊息服務的需求來理解AMQP所提供的域模型。訊息中介軟體的主要功能是訊息的路由(Routing)和快取(Buffering)。在AMQP中提供類似功能的兩種域模型：Exchange 和 Message queue。

　　Exchange接收訊息生產者(Message Producer)傳送的訊息根據不同的路由演算法將訊息傳送往Message queue。Message queue會在訊息不能被正常消費時快取這些訊息，具體的快取策略由實現者決定，當message queue與訊息消費者(Message consumer)之間的連線通暢時，Message queue有將訊息轉發到consumer的責任。
   Message是當前模型中所操縱的基本單位，它由Producer產生，經過Broker被Consumer所消費。它的基本結構有兩部分: Header和Body。Header是由Producer新增上的各種屬性的集合，這些屬性有控制Message是否可被快取，接收的queue是哪個，優先順序是多少等。Body是真正需要傳送的資料，它是對Broker不可見的二進位制資料流，在傳輸過程中不應該受到影響。
   一個broker中會存在多個Message queue，Exchange怎樣知道它要把訊息傳送到哪個Message queue中去呢? 這就是上圖中所展示Binding的作用。Message queue的建立是由client application控制的，在建立Message queue後需要確定它來接收並儲存哪個Exchange路由的結果。Binding是用來關聯Exchange與Message queue的域模型。Client application控制Exchange與某個特定Message queue關聯，並將這個queue接受哪種訊息的條件繫結到Exchange，這個條件也叫Binding key或是 Criteria。
   在與多個Message queue關聯後，Exchange中就會存在一個路由表，這個表中儲存著每個Message queue所需要訊息的限制條件。Exchange就會檢查它接受到的每個Message的Header及Body資訊，來決定將Message路由到哪個queue中去。Message的Header中應該有個屬性叫Routing Key，它由Message傳送者產生，提供給Exchange路由這條Message的標準。Exchange根據不同路由演算法有不同有Exchange Type。比如有Direct類似，需要Binding key等於Routing key；也有Binding key與Routing key符合一個模式關係；也有根據Message包含的某些屬性來判斷。一些基礎的路由演算法由AMQP所提供，client application也可以自定義各種自己的擴充套件路由演算法。那麼一個Message的處理流程類似於這樣：　　

　　在這裡有個新名詞需要介紹: Virtual Host。一個Virtual Host可持有一些Exchange和Message queue。它是一個虛擬概念，一個Virtual Host可以是一臺伺服器，也可以是由多臺伺服器組成的叢集。同步擴充套件下，Exchange與Message queue的部署也可以是一臺或是多臺伺服器上。
   Message的產生者和消費者可能是同一個應用。整個AMQP定義的就是Client application與Broker之間的互動。在粗略介紹完AMQP的域模型後，可以關注下Client是怎樣與Broker建立起連線的。
   在AMQP中，Client application想要與Broker溝通，就需要建立起與Broker的connection，這種connection其實是與Virtual Host相關聯的，也就是說，connection是建立在client與Virtual Host之間。可以在一個connection上併發執行多個channel，每個channel執行與Broker的通訊，我們前面提供的session就是依附於channel上的。
   這裡的Session可以有多種定義，既可以表示AMQP內部提供的command分發機制，也可以說是在巨集觀上區別與域模型的介面。正常理解就是我們平時所說的互動context，主要作用就是在網路上可靠地傳遞每一個command。在AMQP的設計中，應當是借鑑了TCP的各種設計，用於保證這種可靠性。
   在Session層，為上層所需要互動的每個command分配一個惟一識別符號(可以是一個UUID)，是為了在傳輸過程中可以對command做校驗和重傳。Command傳送端也需要記錄每個傳送出去的command到Replay Buffer，以期得到接收方的回饋，保證這個command被接收方明確地接收或是已執行這個command。對於超時沒有收到反饋的command，傳送方再次重傳。如果接收方已明確地回饋資訊想要告知command傳送方但這條資訊在中途丟失或是其它問題傳送方沒有收到，那麼傳送方不斷重傳會對接收方產生影響，為了降低這種影響，command接收方設定一個過濾器Idempotency Barrier，來攔截那些已接收過的command。關於這種重傳及確認機制，可以參考下TCP的相關設計。
   上面大致介紹了AMQP的域模型及連線機制中的確認及重傳模型，不涉及AMQP的詳細二進位制規範。

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