基於Netty與RabbitMQ的消息服務

Netty作為一個高性能的異步網絡開發框架，可以作為各種服務的開發框架。

前段時間的一個項目涉及到硬件設備實時數據的采集，采用Netty作為采集服務的實現框架，同時使用RabbitMQ作為采集服務和各個其他模塊的通信消息隊列，整個服務框架圖如下：

將業務代碼和實際協議解析部分的代碼抽離，得到以上一個簡單的設計圖，代碼開源在GitHub上，簡單介紹下NettyMQServer采集服務涉及到的幾個關鍵技術點：

1、設備TCP消息解析：

NettyMQServer和采集設備Device之間采用TCP通信，TCP消息的解析可以使用LengthFieldBasedFrameDecoder（消息頭和消息體），可以有效的解決TCP消息“粘包”問題。

消息包解析圖如下：bytes length field at offset 0, do not strip header, the length field represents the length of the whole message

 lengthFieldOffset   =  0
 lengthFieldLength   =  2
 lengthAdjustment    = -2 (= the length of the Length field)
 initialBytesToStrip =  0

 BEFORE DECODE (14 bytes)         AFTER DECODE (14 bytes)
 +--------+----------------+      +--------+----------------+
 | Length | Actual Content |----->| Length | Actual Content |
 | 0x000E | "HELLO, WORLD" |      | 0x000E | "HELLO, WORLD" |
 +--------+----------------+      +--------+----------------+

代碼中消息長度的存儲采用了4個字節，采用LengthFieldBasedFrameDecoder(65535,0,4,-4,0)解碼，Netty會從接收的數據中頭4個字節中得到消息的長度，進而得到一個TCP消息包。

2、給設備發消息：

首先在連接創建時，要保留TCP的連接：

static final ChannelGroup channels = new DefaultChannelGroup(
            GlobalEventExecutor.INSTANCE);

    @Override
    public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
        // A closed channel will be removed from ChannelGroup automatically
        channels.add(ctx.channel());
    }

在每次一個Channel Active（連接創建）的時候用ChannelGroup保存這個Channel連接，當需要給某個設備發消息的時候，可以遍歷該ChannelGroup，找到對應的Channel，給該Channel發送消息：

for (io.netty.channel.Channel c : EchoServerHandler.channels) {
    ByteBuf msg = Unpooled.copiedBuffer(message.getBytes());
    c.writeAndFlush(msg);
}

這里是給所有的連接的設備都發。當連接斷開的時候，ChannelGroup會自動remove掉這個連接，不需要我們手動管理。

3、心跳檢測

當某個設備Device由於斷電或是其他原因導致設備不正常無法采集數據，Netty服務端需要知道該設備是否在正常工作，可以使用Netty的IdleStateHandler，示例代碼如下：

// 3 minutes for read idle
ch.pipeline().addLast(new IdleStateHandler(3*60,0,0));
ch.pipeline().addLast(new HeartBeatHandler());

/**
 * Handler implementation for heart beating.
 */
public class HeartBeatHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter{

    @Override
    public void userEventTriggered(ChannelHandlerContext ctx, Object evt)
            throws Exception {
        if (evt instanceof IdleStateEvent) {
            IdleStateEvent event = (IdleStateEvent) evt;
            if (event.state() == IdleState.READER_IDLE) {
                // Read timeout
                System.out.println("READER_IDLE: read timeout from "+ctx.channel().remoteAddress());
                //ctx.disconnect(); //Channel disconnect
            }
        }
    }
}

上面設置3分鍾沒有讀到數據，則觸發一個READER_IDLE事件。

4、RabbitMQ消息接收與發送

NettyMQServer消息發送采用了Spring AMQP，只需要在配置文件中簡單配置一下，就可以方便使用。

NettyMQServer消息接收同樣可以采用Spring AMQP，但由於對Spring相關的配置不是很熟悉，為了更靈活的使用MQ，這里使用了RabbitMQ Client Java API來實現：

                    Connection connection = connnectionFactory.newConnection();
                    Channel channel = connection.createChannel();
                    channel.exchangeDeclare(exchangeName, "direct", true, false, null);
                    channel.queueDeclare(queueName, true, false, false, null);
                    channel.queueBind(queueName, exchangeName, routeKey);

                    // process the message one by one
                    channel.basicQos(1);

                    QueueingConsumer queueingConsumer = new QueueingConsumer(channel);
                    // auto-ack is false
                    channel.basicConsume(queueName, false, queueingConsumer);
                    while (true) {
                        QueueingConsumer.Delivery delivery = queueingConsumer.nextDelivery();
                        String message = new String(delivery.getBody());

                        log.debug("Mq Receiver get message");
                        // Send the message to all connected clients
                        // If you want to send to a specified client, just add
                        // your own logic and ack manually
                        // Be aware that ChannelGroup is thread safe
                        log.info(String.format("Conneted client number: %d",EchoServerHandler.channels.size()));
                        for (io.netty.channel.Channel c : EchoServerHandler.channels) {
                            ByteBuf msg = Unpooled.copiedBuffer(message.getBytes());
                            c.writeAndFlush(msg);
                        }
                        // manually ack to MQ server the message is consumed.
                        channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);

                    }

以上代碼從一個Queue中讀取數據，為了有效處理數據，防止異常數據丟失，使用了手動Ack。

RabbitMQ的使用方式：http://www.cnblogs.com/luxiaoxun/p/3918054.html

 

代碼托管在GitHub上：https://github.com/luxiaoxun/Code4Java

 

 

參考：

http://netty.io/

http://netty.io/4.0/api/io/netty/handler/codec/LengthFieldBasedFrameDecoder.html

http://netty.io/4.0/api/io/netty/handler/timeout/IdleStateHandler.html