基于RabbitMQ的模拟消息队列需求文档

一、项目背景

什么是消息队列？
消息队列就是，基于阻塞队列，封装成一个独立的服务器程序，实现跨主机使用生产者-消费者模型。生产者生产消息到消息队列，消费者从消息队列消费数据。

二、需求分析

1.核心概念

• 生产者（Producer）：生产消息的客户端
• 消费者 (Consumer) ：消费消息的客户端
• 中间人 (Broker)：消息队列服务器
• 发布 (Publish)：生产者发送消息给中间人
• 订阅 (Subscribe) ：要消费消息的消费者
• 消费 (Consume）：消费者从中间人读取消息

Producer Client：生产者客户端
Broker Server:消息队列服务器
Consumer Client：消费者客户端
Publish Message：生产消息
Subscribe Messge：订阅消息

2.BrokerServer核心组件

• 虚拟主机（VirtualHost）：类似于MySQL的dataBase，用来区分不同组的业务。
• 交换机（Exchange）：生产者发送消息给BrokerServer，实际上是给某个交换机发送消息，交换机再把消息转发给队列。
• 队列（Queue）:存储消息
• 绑定（Binding）:交换机和队列之间的绑定关系（多对多）
• 消息（Message）：传递的内容

3.核心API

• 创建交换机（exchangeDeclare）
• 删除交换机（exchangeDelete）
• 创建队列（queueDeclare）
• 删除队列（queueDelete）
• 创建绑定（queueBind）
• 删除绑定（queueUnbind）
• 发布消息（basicPublish）
• 订阅消息（basicConsume）

注意，消费者得到服务器中的消息有两种方式：
一种是消费者主动从服务器中取。
一种是服务器推送消息给消费者。这里的订阅消息，只支持服务器推送消息给消费者。

• 确认消息（basicAck）

消费者主动告诉消息队列已经收到消息了。（成功确认）

4.交换机类型

• 直接交换机 （Direct Exchange）
  根据队列名查找队列，如果存在，转发消息；不存在，就把消息丢弃。
• 扇出交换机（Fanout Exchange）
  转发消息至该交换机绑定的所有队列。
• 主题交换机（Topic Exchange）
  交换机和队列绑定的时候，绑定关系中带有一个bindingKey(上联）。发送消息的时候，消息带有一个routingKey（下联）。在该交换机绑定的所有队列中查找，如果routingKey和bindingKey对上的话，就转发给该队列。没有，就丢弃消息。
  
  

5.持久化

当服务器重启后，内存的数据都会丢失。这个时候，需要通过持久化来保证数据不丢失。通过将数据保存到硬盘上来实现持久化。

• 交换机、队列、绑定通过数据库来管理
• 消息通过二进制的格式保存到文件中，重启后，从文件中读取数据到内存。
  （序列化/反序列化）

6.网络通信

生产者和消费者都是客户端，需要通过网络与服务器进行交互。这里的通信协议是基于TCP的自定义应用层协议。

在网络通信过程中，客户端要提供对应API，通过调用这个API来远程调用服务器的API，实现对服务器的操作。

客户端这边除了对应服务器的方法外，还需要实现其他的方法。

• 创建Connection（newConnection）
• 销毁Connection（close）

一个Connetion对象视作一次TCP连接。

• 创建Channel （createChannel）
• 销毁Channel（close）

Channel是一次逻辑上的连接。一个Connection里包含多个Channel。连接/断开TCP的成本太高。但是客户端和服务器的交互业务很多，所以通过多个Channel，传输不同的数据（channel之间互不相干），达到复用TCP的效果。

7.消息应答

• 服务器推送消息给消费者的时候，自动确认。
• 消费者手动调用basicAck这个方法。

三、消息队列模块划分