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AMQP协议介绍  

2012-02-28 15:30:20|  分类: ampq |  标签: |举报 |字号 订阅

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AMQP,即Advanced Message Queuing Protocol,高级消息队列协议,是应用层协议的一个开放标准,为面向消息的中间件设计。

   当前各种应用大量使用异步消息模型,并随之产生众多消息中间件产品及协议,标准的不一致使应用与中间件之间的耦合限制产品的选择,并增加维护成本。AMQP是一个提供统一消息服务的应用层标准协议,基于此协议的客户端与消息中间件可传递消息,并不受客户端/中间件不同产品,不同开发语言等条件的限制。 

AMQP的主要特征是面向消息、队列、路由(包括点对点和发布/订阅)、可靠性、安全。

AMQP在消息提供者和客户端的行为进行了强制规定,使得不同卖商之间真正实现了互操作能力。

JMS是早期消息中间件进行标准化的一个尝试,它仅仅是在API级进行了规范,离创建互操作能力还差很远。

与JMS不同,AMQP是一个Wire级的协议,它描述了在网络上传输的数据的格式,以字节为流。因此任何遵守此数据格式的工具,其创建和解释消息,都能与其他兼容工具进行互操作。

AMQP规范的版本:
0-8        是2006年6月发布
0-9        于2006年12月发布
0-9-1     于2008年11月发布
0-10      于2009年下半年发布
1.0 draft  (文档还是草案)

AMQP的实现有:

1)OpenAMQ
AMQP的开源实现,用C语言编写,运行于Linux、AIX、Solaris、Windows、OpenVMS。

2)Apache Qpid
Apache的开源项目,支持C++、Ruby、Java、JMS、Python和.NET。

3)Redhat Enterprise MRG
实现了AMQP的最新版本0-10,提供了丰富的特征集,比如完全管理、联合、Active-Active集群,有Web控制台,还有许多企业级特征,客户端支持C++、Ruby、Java、JMS、Python和.NET。

4)RabbitMQ
一个独立的开源实现,服务器端用Erlang语言编写,支持多种客户端,如:Python、Ruby、.NET、Java、JMS、C、PHP、ActionScript、XMPP、STOMP等,支持AJAX。RabbitMQ发布在Ubuntu、FreeBSD平台。

5)AMQP Infrastructure
Linux下,包括Broker、管理工具、Agent和客户端。

6)?MQ
一个高性能的消息平台,在分布式消息网络可作为兼容AMQP的Broker节点,绑定了多种语言,包括Python、C、C++、Lisp、Ruby等。

7)Zyre
是一个Broker,实现了RestMS协议和AMQP协议,提供了RESTful HTTP访问网络AMQP的能力。


AMQP所提供的域模型。 

        消息中间件的主要功能是消息的路由(Routing)和缓存(Buffering)。在AMQP中提供类似功能的两种域模型:Exchange 和 Message queue。 
AMQP协议介绍 - 漩涡鸣人 - 好记性不如烂笔头---漩涡鸣人 

        Exchange接收消息生产者(Message Producer)发送的消息根据不同的路由算法将消息发送往Message queue。Message queue会在消息不能被正常消费时缓存这些消息,具体的缓存策略由实现者决定,当message queue与消息消费者(Message consumer)之间的连接通畅时,Message queue有将消息转发到consumer的责任。 

       Message是当前模型中所操纵的基本单位,它由Producer产生,经过Broker被Consumer所消费。它的基本结构有两部分: Header和Body。Header是由Producer添加上的各种属性的集合,这些属性有控制Message是否可被缓存,接收的queue是哪个,优先级是多少等。Body是真正需要传送的数据,它是对Broker不可见的二进制数据流,在传输过程中不应该受到影响。 

        一个broker中会存在多个Message queue
Exchange怎样知道它要把消息发送到哪个Message queue中去呢? 这就是上图中所展示Binding的作用。Message queue的创建是由client application控制的,在创建Message queue后需要确定它来接收并保存哪个Exchange路由的结果。Binding是用来关联Exchange与Message queue的域模型。Client application控制Exchange与某个特定Message queue关联,并将这个queue接受哪种消息的条件绑定到Exchange,这个条件也叫Binding key 或是 Criteria。 

        在与多个Message queue关联后,Exchange中就会存在一个路由表,这个表中存储着每个Message queue所需要消息的限制条件。
Exchange就会检查它接受到的每个Message的Header及Body信息,来决定将Message路由到哪个queue中去。Message的Header中应该有个属性叫Routing Key,它由Message发送者产生,提供给Exchange路由这条Message的标准。Exchange根据不同路由算法有不同有Exchange Type。比如有Direct类似,需要Binding key 等于Routing key;也有Binding key与Routing key符合一个模式关系;也有根据Message包含的某些属性来判断。一些基础的路由算法由AMQP所提供,client application也可以自定义各种自己的扩展路由算法。 
        那么一个Message的处理流程类似于这样: 
AMQP协议介绍 - 漩涡鸣人 - 好记性不如烂笔头---漩涡鸣人 
        
        在这里有个新名词需要介绍: Virtual Host。一个Virtual Host可持有一些Exchange和Message queue。它是一个虚拟概念,一个Virtual Host可以是一台服务器,也可以是由多台服务器组成的集群。同步扩展下,Exchange与Message queue的部署也可以是一台或是多台服务器上。 

        Message的产生者和消费者可能是同一个应用。整个AMQP定义的就是Client application与Broker之间的交互。在粗略介绍完AMQP的域模型后,可以关注下Client是怎样与Broker建立起连接的。 

        在AMQP中,Client application想要与Broker沟通,就需要建立起与Broker的connection,这种connection其实是与Virtual Host相关联的,也就是说,
connection是建立在client与Virtual Host之间。可以在一个connection上并发运行多个channel,每个channel执行与Broker的通信,我们前面提供的session就是依附于channel上的。 

        这里的Session可以有多种定义,既可以表示AMQP内部提供的command分发机制,也可以说是在宏观上区别与域模型的接口。正常理解就是我们平时所说的交互context,主要作用就是在网络上可靠地传递每一个command。在AMQP的设计中,应当是借鉴了TCP的各种设计,用于保证这种可靠性。 

        在Session层,为上层所需要交互的每个command分配一个惟一标识符(可以是一个UUID),是为了在传输过程中可以对command做校验和重传。Command发送端也需要记录每个发送出去的command到Replay Buffer,以期得到接收方的回馈,保证 这个command被接收方明确地接收或是已执行这个command。对于超时没有收到反馈的command,发送方再次重传。如果接收方已明确地回馈信息想要告知command发送方但这条信息在中途丢失或是其它问题发送方没有收到,那么发送方不断重传会对接收方产生影响,为了降低这种影响,command接收方设置一个过滤器Idempotency Barrier,来拦截那些已接收过的command。 
关于这种重传及确认机制,可以参考下TCP的相关设计。 

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