RabbitMQ 的三种集群模式

学海无涯，志当存远。燃心砺志，奋进不辍。

愿诸君得此鸡汤，如沐春风，事业有成。

若觉此言甚善，烦请赐赞一枚，共励学途，同铸辉煌！

三种集群模式：标准、镜像、联邦集群。

对于标准集群，节点共享元数据，但消息只存在一个节点。元数据的内容：队列、交换机、绑定关系等，
而消息本身不复制。性能和资源利用的优势，但单点故障的问题，比如队列所在节点宕机的影响。

镜像集群是解决高可用的问题，每个队列的镜像分布在多个节点。
需要说明如何配置策略，同步方式，以及自动故障转移的机制。
同时要指出资源消耗和网络带宽的问题，适合需要高可用性的场景。

联邦集群用于跨地域的多活部署，数据可以异步复制。
要区分联邦交换机和联邦队列的不同应用场景，比如联邦交换机适合订阅模型，联邦队列适合工作队列。
用户提到的异地多活，需要考虑网络延迟和分区容忍性，这里需要强调联邦集群的异步特性和适用情况。

比较三种模式，帮助用户根据需求选择。
比如标准集群适合资源有限但需要扩展吞吐量的情况，
镜像用于高可用，
联邦用于地理分布。

可能的误区，比如镜像集群是否所有数据都同步，或者联邦集群的同步延迟问题。
同时，用户可能关心如何配置这些集群，是否需要插件，或者部署的注意事项，
比如网络要求、节点类型等。

RabbitMQ 的集群模式是构建高可用、高性能消息系统的关键设计，以下是三种集群模式的详细解析：

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一、标准集群模式（Classic Cluster）

核心特性

• 元数据共享：所有节点共享集群元数据（队列、交换机、绑定关系等）

• 消息本地化：消息仅存储在创建队列的节点（主节点），其他节点仅存储元数据指针

• 客户端透明访问：客户端可连接任意节点，自动路由到消息所在节点

架构示意图

[Node1] <--> [Node2] <--> [Node3]
├── QueueA (主节点: Node1)
└── QueueB (主节点: Node2)

工作流程

1. 生产者连接任意节点发送消息

2. 若目标队列不在当前节点，消息通过内部 Erlang 通信跨节点转发

3. 消费者从实际存储消息的节点拉取数据

优缺点

优势	劣势
1. 横向扩展吞吐量	1. 单节点故障导致对应队列不可用
2. 资源利用率高（无冗余存储）	2. 网络跨节点访问增加延迟
3. 部署简单	3. 不保障消息高可用

适用场景

• 对消息可用性要求不高

• 需要水平扩展处理能力

• 跨机房部署需配合 Shovel 插件

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二、镜像队列集群（Mirrored Queues）

核心特性

• 数据冗余：队列消息全量复制到多个节点

• 自动故障转移：主节点宕机时自动选举新主

• 同步策略：支持自动/手动同步模式

配置方式（通过 Policy）

rabbitmqctl set_policy ha-all "^ha." '{"ha-mode":"all"}'

• ha-mode: all/exactly/nodes

• ha-sync-mode: automatic/manual

架构示意图

[Node1] <--> [Node2] <--> [Node3]
├── QueueA (主节点: Node1)
│   ├── 副本@Node2
│   └── 副本@Node3
└── QueueB (主节点: Node2)
    ├── 副本@Node1
    └── 副本@Node3

同步机制

1. 同步写入（强一致性）：

   // 消息需同步到所有镜像节点才返回 ACK
   channel.confirmSelect(); // 开启生产者确认

2. 异步写入（最终一致性）：

   // 主节点写入即返回，后台异步同步

优缺点

优势	劣势
1. 真正的消息高可用	1. 存储和网络开销倍增
2. 客户端无感知故障切换	2. 同步延迟影响吞吐量
3. 细粒度控制（按队列配置策略）	3. 网络分区可能导致脑裂

适用场景

• 金融支付等强一致性场景

• 关键业务消息零丢失需求

• 推荐配合 仲裁队列（Quorum Queues） 使用（RabbitMQ 3.8+）

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三、联邦集群（Federation）

核心特性

• 异地多活：跨地域/数据中心的松散耦合集群

• 异步复制：基于上游（Upstream）定义的消息转发

• 双向同步：支持多向数据流动

两种模式

1. 联邦交换机（Federated Exchange）

   • 将消息路由到多个集群

   • 适用发布/订阅场景

2. 联邦队列（Federated Queue）

   • 跨集群合并消费者

   • 适用工作队列场景

配置示例

# 定义上游集群
rabbitmqctl set_parameter federation-upstream my_upstream \
'{"uri":"amqp://user:pass@remote-host","expires":3600000}'

# 创建联邦策略
rabbitmqctl set_policy federate-orders "^orders" \
'{"federation-upstream-set":"all"}'

架构示意图

[北京集群] <-- 联邦链路 --> [上海集群] <-- 联邦链路 --> [广州集群]

数据流动机制

1. 消息通过 拉取模式 从上游获取

2. 使用 AMQP 协议 跨集群通信

3. 支持消息 TTL 继承 和 优先级保留

优缺点

优势	劣势
1. 支持异地容灾	1. 最终一致性（秒级延迟）
2. 带宽优化（仅同步必要消息）	2. 配置复杂度高
3. 突破单集群规模限制	3. 需处理时间同步问题

适用场景

• 多地数据中心灾备

• 全球化业务的消息路由

• 需要规避网络分区影响的场景

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四、模式对比选型

维度	标准集群	镜像集群	联邦集群
数据一致性	节点级	强一致性	最终一致性
网络延迟容忍	低延迟（LAN）	低延迟（LAN）	高延迟容忍（WAN）
故障恢复	手动干预	自动切换	依赖路由策略
典型部署	同机房	同机房/跨机柜	跨地域
资源消耗	低	高	中

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五、生产环境建议

1. 混合使用策略：

   • 本地用镜像集群保障 HA

   • 跨地域用联邦集群实现多活

2. 监控重点：

   # 镜像集群监控
   rabbitmqctl list_queues name slave_pids synchronised_slave_pids
   
   # 联邦集群监控
   rabbitmqctl eval 'rabbit_federation_status:status().'

3. 脑裂处理：

   • 优先使用 pause_minority 模式

   • 配合 Consul/Etcd 实现自动隔离

总结：

• 标准：多台mq服务器通过网络连接组成集群，所有节点共享元数据，但一个消息仅存在单个节点上
• 镜像：队列的副本会同步到不同节点上
• 联邦集群：主要用于异地数据复制，也就是多活模式

通过合理组合这三种模式，可以构建出从同城灾备到全球多活的全方位 RabbitMQ 消息架构。

学海无涯，志当存远。燃心砺志，奋进不辍。

愿诸君得此鸡汤，如沐春风，事业有成。

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