RabbitMQ 消息路由与交换机机制

RabbitMQ 消息路由与交换机机制

1. 前言

RabbitMQ 的核心功能之一就是 消息路由。
Exchange（交换机）负责将生产者发送的消息投递到一个或多个队列，而路由规则决定了消息的流向。

本文将详细分析：

1. Exchange 类型及路由策略
2. Binding 与 Routing Key 关系
3. 消息投递流程源码解析
4. 消息可靠性与顺序保证

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2. Exchange 类型

2.1 Direct Exchange

• 路由规则：完全匹配 Routing Key
• 应用场景：精确路由，例如不同队列处理不同类型消息

Exchange(direct)|+-- queue1 (routing_key = "task_A")+-- queue2 (routing_key = "task_B")

2.2 Fanout Exchange

• 路由规则：忽略 Routing Key，广播到所有绑定队列
• 应用场景：发布/订阅模式，如消息广播

Exchange(fanout)|+-- queue1+-- queue2+-- queue3

2.3 Topic Exchange

• 路由规则：支持通配符匹配

  • * 匹配一个单词
  • # 匹配零个或多个单词

• 应用场景：复杂路由，如日志分级

Exchange(topic)routing_key = "logs.error"Binding queue1: "logs.*"Binding queue2: "logs.#"

2.4 Headers Exchange

• 路由规则：匹配消息头（Headers）而非 Routing Key
• 应用场景：基于属性的消息路由

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3. Binding 与 Routing Key

3.1 Binding 概念

• Binding 是 队列与交换机的关系映射
• 绑定时指定 routing key 或 headers
• 支持一个 Exchange 绑定多个 Queue

3.2 源码实现

• rabbit_binding 模块管理 binding
• Exchange 内部维护 bindings 列表，消息发布时遍历匹配

route(Exchange, Msg) ->Queues = [Q || B <- Exchange#exchange.bindings,matches(B, Msg),Q = B#binding.queue],Queues.

• matches/2 根据 Exchange 类型进行匹配逻辑：

  • direct → exact match
  • fanout → all queues
  • topic → wildcard match
  • headers → header map match

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4. 消息投递流程

4.1 生产者发送消息

basic.publish --> rabbit_exchange:route --> rabbit_queue:enqueue

4.2 路由处理

1. Exchange 接收消息
2. 根据类型和 Binding 规则选择目标队列
3. 调用 queue:enqueue 将消息入队

4.3 消费者拉取消息

• 消费者通过 Channel 拉取消息
• Broker 推送消息到消费者或消费者主动拉取
• 消息 ACK/NACK 确保可靠性

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5. 消息可靠性与顺序保证

5.1 消息持久化

• 队列持久化 + 消息持久化（persistent = true）
• 消息写入磁盘 Journal 确保故障恢复

5.2 顺序保证

• 同一个队列内消息 FIFO
• 绑定到多个队列时，不同队列可能并行消费，顺序只保证单队列

5.3 ACK 与重投

• 消费者处理完成发送 ACK
• Broker 删除消息
• 消费者掉线或 nack → 消息重新入队

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6. 核心源码剖析

6.1 rabbit_exchange 模块

• route/2：路由消息
• register_binding/3：创建 binding
• unbind/2：解绑队列

6.2 rabbit_queue 模块

• enqueue/2：消息入队
• deliver/2：投递到消费者
• confirm：消息确认删除

6.3 投递优化

• Erlang Actor 模型，Queue 进程独立处理消息
• 异步处理保证高并发
• 内存队列 + 持久化 Journal 提升吞吐量

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7. 小结

本文系统解析了 RabbitMQ 消息路由与交换机机制：

1. Exchange 类型：Direct、Fanout、Topic、Headers
2. Binding 机制：队列与交换机关联，支持路由键或 Headers
3. 消息投递流程：生产者 → Exchange → Queue → 消费者
4. 可靠性保障：消息持久化、ACK/NACK、顺序保证
5. 源码解析：rabbit_exchange、rabbit_binding、rabbit_queue 投递逻辑

📌 理解消息路由机制，为下一步 高可用集群与 Mirrored Queue 源码解析打下基础。

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