RabbitMQ從零到集群高可用.NetCore(.NET5)-高可用集群構建落地

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RabbitMQ從零到集群高可用.NetCore(.NET5) - RabbitMQ簡介和六種工作模式詳解

RabbitMQ從零到集群高可用.NetCore(.NET5) - 死信隊列，延時隊列

RabbitMQ從零到集群高可用.NetCore(.NET5) - 高可用集群構建落地

 

一、集群架構簡介

當單台 RabbitMQ 服務器的處理消息的能力達到瓶頸時，此時可以通過 RabbitMQ 集群來進行擴展，從而達到提升吞吐量的目的。RabbitMQ 集群是一個或多個節點的邏輯分組，集群中的每個節點都是對等的，每個節點共享所有的用戶，虛擬主機，隊列，交換器，綁定關系，運行時參數和其他分布式狀態等信息。一個高可用，負載均衡的 RabbitMQ 集群架構應類似下圖：

 

 

 解析說明：

最下面層是RabbitMQ的集群，沒有ha鏡像時是普通集群，普通集群的缺點是掛了一個機器，以這個機器為根的隊列就無法使用了（一個隊列的數據只會存在一個節點），無法實現高可用。

所以把隊列變成鏡像隊列，這樣每個節點都會有一份完整的數據，有節點掛了也不影響使用，實現了高可用，但RabbitMQ集群本身沒有實現負載均衡，也就是說對於一個三節點的集群，

每個節點的負載可能都是不相同的。

HAProxy層的作用就是為了實現RabbitMQ集群的負載均衡，但一個節點的話顯然也不能高可用，所以需要兩個HAProxy實現HaProxy的高可用，但沒法實現自動的故障轉移，就是HAProxy1掛了，

需要手動把ip地址改成HAProxy2的。

所以需要用到KeepAlived，它通常由一主一備兩個節點組成，同一時間內只有主節點會提供對外服務，並同時提供一個虛擬的 IP 地址 (Virtual Internet Protocol Address ，簡稱 VIP)，可以避免暴露真實ip 。 如果主節點故障，那么備份節點會自動接管 VIP 並成為新的主節點 ，直到原有的主節點恢復。

生產環境架構應該為：

機器1：RabbitMQ1，機器2：RabbitMQ2，機器3：RabbitMQ3，機器4：HAProxy+keeplived(主)，機器5(HAProxy+keeplived(備)。

這里資源原因只有3台機器，所以搭建架構為：

172.16.2.84(rabbit1)	RabbitMQ1，HAProxy+keeplived(主)
172.16.2.85(rabbit2)	RabbitMQ2，HAProxy+keeplived(備)
172.16.2.86(rabbit3)	RabbitMQ3

 

二、普通集群搭建

1）各個節點分別安裝RabbitMQ

這里前面的章節功能使用是用的docker安裝，這里集群不用docker，因為docker安裝會有很多的映射，很容易擾亂，裝有docker的rabbitmq的，需要先把docker停掉。

這里准備了3台機器，172.16.2.84（rabbit1），172.16.2.85(rabbit2)，172.16.2.86(rabbit3)，為了避免混淆，下面都會用rabbit1，rabbit2，rabbit3稱呼。

rabbit1，rabbit2，rabbit3都執行一遍下面的安裝。

1.1安裝前，先修改hostname，因為rabbitmq集群通訊需要用hostname

rabbit1機器執行

 hostnamectl set-hostname rabbit1 --static

rabbit2機器執行

 hostnamectl set-hostname rabbit2 --static

rabbit3機器執行

 hostnamectl set-hostname rabbit3 --static

rabbit1，rabbit2，rabbit3執行同樣操作

#修改hosts，因為rabbitmq通訊要通過hostname
vi /etc/hosts

1.2把ip對應hostname添加到后面

172.16.2.84 rabbit1
172.16.2.85 rabbit2
172.16.2.86 rabbit3

# 重啟網絡
systemctl restart network
# 重啟機器
init 6

 

1.3安裝Erlang

#第一步 運行package cloud提供的erlang安裝腳本
curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/rabbitmq/erlang/script.rpm.sh | sudo bash
​
#第二步 安裝erlang
yum install erlang
​
#第三步 查看erlang版本號,在命令行直接輸入erl
erl

1.4安裝RabbitMQ

#第一步 先導入兩個key
rpm --import https://packagecloud.io/rabbitmq/rabbitmq-server/gpgkey
rpm --import https://packagecloud.io/gpg.key
​
#第二步 運行package cloud提供的rabbitmq安裝腳本
curl -s https://packagecloud.io/install/repositories/rabbitmq/rabbitmq-server/script.rpm.sh | sudo bash
​
#第三步 下載rabbit安裝文件
wget https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-server/releases/download/v3.9.5/rabbitmq-server-3.9.5-1.el8.noarch.rpm
​
#第四步
rpm --import https://www.rabbitmq.com/rabbitmq-release-signing-key.asc
​
#第五步 rabbitMQ依賴
yum -y install epel-release
yum -y install socat
​
#第六步 安裝
rpm -ivh rabbitmq-server-3.9.5-1.el8.noarch.rpm
​
#第七步 啟用管理平台插件，啟用插件后，可以可視化管理RabbitMQ
rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management
​
#第八步 啟動應用
systemctl start rabbitmq-server

上面rabbitmq的版本號安裝文件地址：https://github.com/rabbitmq/rabbitmq-server/releases/

1.5設置訪問權限

#創建管理員賬戶
rabbitmqctl add_user admin 123456
#設置注冊的賬戶為管理員
rabbitmqctl set_user_tags admin administrator
#授權遠程訪問
rabbitmqctl set_permissions -p / admin "." "." ".*"
#重啟服務
systemctl restart rabbitmq-server

注意這里關了防火牆，如果開啟防火牆的話，需要把15672端口開放出來

#查看防火牆狀態
systemctl status firewalld
#關閉防火牆
systemctl stop firewalld

到這里，3台機器都安裝好了RabbitMQ。

 

 

 

 

 

 

 

 

2）把節點加入集群

2.1停止服務rabbit2,rabbit3

#停止全部服務
systemctl stop rabbitmq-server

 

2.2拷貝cookie

將rabbit1上的.erlang.cookie文件拷貝到其他兩台主機上。該 cookie 文件相當於密鑰令牌，集群中的 RabbitMQ 節點需要通過交換密鑰令牌以獲得相互認證，因此處於同一集群的所有節點需要具有相同的密鑰令牌，否則在搭建過程中會出現 Authentication Fail 錯誤，只要保證這3台機器中的.erlang.cookie內的密鑰字符串一致即可，這里把rabbit1的密鑰復制到rabbit2，rabbit3。

3個機器都給.erlang.cookie 400權限。

#給600權限
chmod 600 /var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie

rabbit1機器

#編輯文件
vi /var/lib/rabbitmq/.erlang.cookie

 

 

 把內容復制出來，修改rabbit2，rabbit3這個文件的值為這個。

啟動服務

#開啟全部服務
systemctl start rabbitmq-server

 

2.3集群搭建

RabbitMQ 集群的搭建需要選擇其中任意一個節點為基准，將其它節點逐步加入。這里我們以 rabbit1為基准節點，將 rabbit2 和 rabbit3 加入集群。在 rabbit2和 rabbit3上執行以下命令：

# 1.停止服務
rabbitmqctl stop_app
# 2.重置狀態（需要更改節點類型的時候執行，首次不需要執行，除非你節點是以disk加入集群的）
rabbitmqctl reset
# 3.節點加入
#rabbitmqctl join_cluster --ram rabbit@rabbit1
rabbitmqctl join_cluster rabbit@rabbit1
# 4.啟動服務
rabbitmqctl start_app

 

join_cluster 命令有一個可選的參數 --ram ，該參數代表新加入的節點是內存節點，默認是磁盤節點。如果是內存節點，則所有的隊列、交換器、綁定關系、用戶、訪問權限和 vhost 的元數據都將存儲在內存中，如果是磁盤節點，則存儲在磁盤中。內存節點可以有更高的性能，但其重啟后所有配置信息都會丟失，因此RabbitMQ 要求在集群中至少有一個磁盤節點，其他節點可以是內存節點，大多數情況下RabbitMQ 的性能都是夠用的，可以采用默認的磁盤節點的形式。

另外，如果節點以磁盤節點的形式加入，則需要先使用 reset 命令進行重置，然后才能加入現有群集，重置節點會刪除該節點上存在的所有的歷史資源和數據。采用內存節點的形式加入時可以略過 reset 這一步，因為內存上的數據本身就不是持久化的。

操作上面的，一個普通集群就搭建成功了，打開rabbit管理界面(隨便打開一個都是一樣的)。

 

 

 

3）代碼演示普通集群的問題

普通集群中， 第一次創建隊列時，會隨機選一個節點作為根節點，這個節點會存儲隊列的信息(交互機，路由，隊列名等)和隊列的數據，其它兩個節點只會同步根節點的元信息(交換機，路由，隊列名)等，

但不會存儲隊列的數據，他們是通過元信息找到根節點讀寫消息。

 

 

 例如集群選擇了rabbit2作為根節點，那么數據存儲在rabbit2，rabbit1和rabbit3是沒有數據的，那么如果rabbit2宕機了，隊列里面的數據就取不到了。

代碼演示，.NetCore5.0讀取集群連接代碼。

 　　　　/// <summary>
        /// 獲取集群連接對象
        /// </summary>
        /// <returns></returns>
        public static IConnection GetClusterConnection()
        {
            var factory = new ConnectionFactory
            {
                UserName = "admin",//賬戶
                Password = "123456",//密碼
                VirtualHost = "/" //虛擬機
            };
            List<AmqpTcpEndpoint> list = new List<AmqpTcpEndpoint>()
            {
                new AmqpTcpEndpoint(){HostName="172.16.2.84",Port=5672},
                 new AmqpTcpEndpoint(){HostName="172.16.2.85",Port=5672},
                  new AmqpTcpEndpoint(){HostName="172.16.2.86",Port=5672}
            };
            return factory.CreateConnection(list);
        }

生產者代碼：

        /// <summary>
        /// 工作隊列模式
        /// </summary>
        public static void WorkerSendMsg()
        {
            string queueName = "worker_order";//隊列名
            //創建連接
            using (var connection = RabbitMQHelper.GetClusterConnection())
            {
                //創建信道
                using (var channel = connection.CreateModel())
                {
                    //創建隊列
                    channel.QueueDeclare(queueName, durable: true, exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
                    IBasicProperties properties = channel.CreateBasicProperties();
                    properties.Persistent = true; //消息持久化
                    for ( var i=0;i<10;i++)
                    {
                        string message = $"Hello RabbitMQ MessageHello,{i+1}";
                        var body = Encoding.UTF8.GetBytes(message);
                        //發送消息到rabbitmq
                        channel.BasicPublish(exchange: "", routingKey: queueName, mandatory: false, basicProperties: properties, body);
                        Console.WriteLine($"發送消息到隊列:{queueName},內容:{message}");
                    }
                }
            }
        }

執行：

 

 

 查看RabbitMQ管理界面

 

 

 RabbitMQ選擇了rabbit3作為根節點，現在試一下停止rabbit3節點

#停止服務
rabbitmqctl stop_app

 

 

 發現隊列不可用了，啟動rabbit3，再試一下停止rabbit2

 

 

 

發現隊列正常，試下消費數據：

 public static void WorkerConsumer()
        {
            string queueName = "worker_order";
            var connection = RabbitMQHelper.GetClusterConnection();
            {
                //創建信道
                var channel = connection.CreateModel();
                {
                    //創建隊列
                    channel.QueueDeclare(queueName, durable: true, exclusive: false, autoDelete: false, arguments: null);
                    var consumer = new EventingBasicConsumer(channel);
                    ///prefetchCount:1來告知RabbitMQ,不要同時給一個消費者推送多於 N 個消息，也確保了消費速度和性能
                    ///global：是否設為全局的
                    ///prefetchSize:單條消息大小，通常設0，表示不做限制
                    //是autoAck=false才會有效
                    channel.BasicQos(prefetchSize: 0, prefetchCount: 1, global: true);
                    int i = 1;
                    int index = new Random().Next(10);
                    consumer.Received += (model, ea) =>
                    {
                        //處理業務
                        var message = Encoding.UTF8.GetString(ea.Body.ToArray());
                        Console.WriteLine($"{i},消費者:{index},隊列{queueName}消費消息長度:{message.Length}");
                        Thread.Sleep(1000);
                        channel.BasicAck(ea.DeliveryTag, false); //消息ack確認，告訴mq這條隊列處理完，可以從mq刪除了
                        i++;
                    };
                    channel.BasicConsume(queueName, autoAck: false, consumer);
                }
            }
        }

 

 

如果根節點掛了，再往集群發送數據，RabbitMQ又會從其余的選一個作為根節點，就可能的情況是，多個節點都存有不同隊列的數據。

 

 

到這里，可以看到普通集群並不可以高可用， 根節點掛了，在這個節點上的隊列也不可用了。但三個節點都沒問題的時候，可以提高並發和隊列的負載。

要實現高可用，就要用到了鏡像集群。

三、鏡像集群

鏡像集群，在每個節點上都同步一份鏡像數據，相當於每個節點都有一份完整的數據，這樣有節點宕機了，還能正常提供RabbitMQ服務。

變鏡像集群很簡單，在上面普通集群的基礎上，在任意一個節點下執行

#把集群變成鏡像集群
rabbitmqctl set_policy ha-all "^" '{"ha-mode":"all"}'

執行完，看回隊列，多了ha標識。

 

 

 

 

 

 

四、HAProxy環境搭建。

4.1下載

HAProxy 官方下載地址為：https://www.haproxy.org/#down ，如果這個網站無法訪問，也可以從 https://src.fedoraproject.org/repo/pkgs/haproxy/ 上進行下載。

#下載haproxy
wget https://www.haproxy.org/download/2.4/src/haproxy-2.4.3.tar.gz

解壓

#解壓
tar xf haproxy-2.4.3.tar.gz

4.2編譯

安裝gcc

yum install gcc

進入解壓后根目錄，執行下面的編譯命令：

#進入haproxy-2.4.3目錄后執行
make TARGET=linux-glibc  PREFIX=/usr/app/haproxy-2.4.3
make install PREFIX=/usr/app/haproxy-2.4.3

4.3配置環境變量

#編輯文件
vi /etc/profile

#把這兩項加上
export HAPROXY_HOME=/usr/app/haproxy-2.4.3
export PATH=$PATH:$HAPROXY_HOME/sbin

 

 

 使得配置的環境變量立即生效：

source /etc/profile

4.4負載均衡配置

 新建配置文件haproxy.cfg，這里我新建的位置為：/etc/haproxy/haproxy.cfg，文件內容如下：

global
    # 日志輸出配置、所有日志都記錄在本機，通過 local0 進行輸出
    log 127.0.0.1 local0 info
    # 最大連接數
    maxconn 4096
    # 改變當前的工作目錄
    chroot /usr/app/haproxy-2.4.3
    # 以指定的 UID 運行 haproxy 進程
    uid 99
    # 以指定的 GID 運行 haproxy 進程
    gid 99
    # 以守護進行的方式運行
    daemon
    # 當前進程的 pid 文件存放位置
    pidfile /usr/app/haproxy-2.4.3/haproxy.pid
​
# 默認配置
defaults
    # 應用全局的日志配置
    log global
    # 使用4層代理模式，7層代理模式則為"http"
    mode tcp
    # 日志類別
    option tcplog
    # 不記錄健康檢查的日志信息
    option dontlognull
    # 3次失敗則認為服務不可用
    retries 3
    # 每個進程可用的最大連接數
    maxconn 2000
    # 連接超時
    timeout connect 5s
    # 客戶端超時
    timeout client 120s
    # 服務端超時
    timeout server 120s
​
# 綁定配置
listen rabbitmq_cluster
    bind :5671
    # 配置TCP模式
    mode tcp
    # 采用加權輪詢的機制進行負載均衡
    balance roundrobin
    # RabbitMQ 集群節點配置
    server rabbit1 rabbit1:5672 check inter 5000 rise 2 fall 3 weight 1
    server rabbit2 rabbit2:5672 check inter 5000 rise 2 fall 3 weight 1
    server rabbit3 rabbit3:5672 check inter 5000 rise 2 fall 3 weight 1
​
# 配置監控頁面
listen monitor
    bind :8100
    mode http
    option httplog
    stats enable
    stats uri /stats
    stats refresh 5s

上傳上去的，記得打開看一下換行符有沒有出行這些符號，如果有要刪掉，不然會報錯。

 

 

 

負載均衡的主要配置在 listen rabbitmq_cluster 下，這里指定負載均衡的方式為加權輪詢，同時定義好健康檢查機制：

 

 server rabbit1 rabbit1:5672 check inter 5000 rise 2 fall 3 weight 1

以上配置代表對地址為 rabbit1:5672 的 rabbit1 節點每隔 5 秒進行一次健康檢查，如果連續兩次的檢查結果都是正常，則認為該節點可用，此時可以將客戶端的請求輪詢到該節點上；如果連續 3 次的檢查結果都不正常，則認為該節點不可用。weight 用於指定節點在輪詢過程中的權重。

 

4.5啟動服務

haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg

啟動后可以在監控頁面進行查看，端口為設置的 8100，完整地址為：http://172.16.2.84:8100/stats ，頁面情況如下：

 

 

 所有節點都為綠色，代表節點健康。此時證明 HAProxy 搭建成功，並已經對 RabbitMQ 集群進行監控。

 

這里已經實現了RabbitMQ的負載均衡了，代碼怎么通過Haproxy連接Rabbit集群呢，因為上面配置Haproxy暴露的端口是5671，所以Ip是Haproxy的ip:5671。

連接代碼，可以通過haproxy1 或haproxy2都可以：

 public static IConnection GetConnection()
        {

            ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory
            {
                HostName = "172.16.2.84",//haproxy ip
                Port = 5671,//haproxy 端口
                UserName = "admin",//賬號
                Password = "123456",//密碼
                VirtualHost = "/" //虛擬主機
            };

            return factory.CreateConnection();
        }

 

五、KeepAlived 環境搭建

接着就可以搭建 Keepalived 來解決 HAProxy 故障轉移的問題。這里我在 rabbit1 和 rabbit2 上安裝 KeepAlived ，兩台主機上的搭建的步驟完全相同，只是部分配置略有不同，具體如下：

官網：https://www.keepalived.org

 

5.1安裝

yum install -y keepalived

5.2修改配置文件

安裝了keepalived后，配置文件生成在/etc/keepalived/keepalived.conf

這里先對keepalived1上keepalived.conf配置文件進行修改，完整內容如下：

global_defs {
   # 路由id,主備節點不能相同
   router_id node1
}
​
# 自定義監控腳本
vrrp_script chk_haproxy {
    # 腳本位置
    script "/etc/keepalived/haproxy_check.sh" 
    # 腳本執行的時間間隔
    interval 5 
    weight 10
}
​
vrrp_instance VI_1 {
    # Keepalived的角色，MASTER 表示主節點，BACKUP 表示備份節點
    state MASTER  
    # 指定監測的網卡，可以使用 ip addr 進行查看
    interface ens33
    # 虛擬路由的id，主備節點需要設置為相同
    virtual_router_id 1
    # 優先級，主節點的優先級需要設置比備份節點高
    priority 100 
    # 設置主備之間的檢查時間，單位為秒 
    advert_int 1 
    # 定義驗證類型和密碼
    authentication { 
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
​
    # 調用上面自定義的監控腳本
    track_script {
        chk_haproxy
    }
​
    virtual_ipaddress {
        # 虛擬IP地址，可以設置多個
        172.16.2.200  
    }
}

以上配置定義了 keepalived1上的 Keepalived 節點為 MASTER 節點，並設置對外提供服務的虛擬 IP 為 172.16.2.200。此外最主要的是定義了通過 haproxy_check.sh 來對 HAProxy 進行監控，這個腳本需要我們自行創建，內容如下：

#!/bin/bash
# 判斷haproxy是否已經啟動
if [ `ps -C haproxy --no-header | wc -l` -eq 0 ] ; then
    #如果沒有啟動，則啟動
    haproxy -f /etc/haproxy/haproxy.cfg
fi
​
#睡眠3秒以便haproxy完全啟動
sleep 3
​
#如果haproxy還是沒有啟動，此時需要將本機的keepalived服務停掉，以便讓VIP自動漂移到另外一台haproxy
if [ `ps -C haproxy --no-header | wc -l` -eq 0 ]; then
    systemctl stop keepalived
fi

創建后為其賦予執行權限：

chmod +x /etc/keepalived/haproxy_check.sh

這個腳本主要用於判斷 HAProxy 服務是否正常，如果不正常且無法啟動，此時就需要將本機 Keepalived 關閉，從而讓虛擬 IP 漂移到備份節點。

備份節點(keepalived2)的配置與主節點基本相同，但是需要修改其 state 為 BACKUP；同時其優先級 priority 需要比主節點低。完整配置如下：

global_defs {
   # 路由id,主備節點不能相同    
   router_id node2  
​
}
​
vrrp_script chk_haproxy {
    script "/etc/keepalived/haproxy_check.sh" 
    interval 5 
    weight 10
}
​
vrrp_instance VI_1 {
    # BACKUP 表示備份節點
    state BACKUP 
    interface ens33
    virtual_router_id 1
    # 優先級，備份節點要比主節點低
    priority 50 
    advert_int 1 
    authentication { 
        auth_type PASS
        auth_pass 123456
    }
    
    track_script {
        chk_haproxy
    }
​
    virtual_ipaddress {
        172.16.2.200  
    }
}

haproxy_check.sh文件和keepalived1相同

5.3啟動服務

分別在KeepAlived1和KeepAlived2上啟動KeepAlived服務，命令如下：

systemctl start  keepalived

啟動后此時 keepAlived1 為主節點，可以在 keepAlived1  上使用 ip a 命令查看到虛擬 IP 的情況：

 

 

 此時只有 keepAlived1 上是存在虛擬 IP 的，而 keepAlived2  上是沒有的。

 

 

 5.4驗證故障轉移

這里我們驗證一下故障轉移，因為按照我們上面的檢測腳本，如果 HAProxy 已經停止且無法重啟時 KeepAlived 服務就會停止，這里我們直接使用以下命令停止 Keepalived1 服務：

systemctl stop keepalived

此時再次使用 ip a 分別查看，可以發現 keepalived1上的 VIP 已經漂移到 keepalived2上，情況如下：

 

 

此時對外服務的 VIP 依然可用，代表已經成功地進行了故障轉移。至此集群已經搭建成功，任何需要發送或者接受消息的客戶端服務只需要連接到該 VIP 即可，示例如下：

 public static IConnection GetConnection()
        {
            ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory()
            {
                HostName = "172.16.2.200",//vip
                Port = 5671,//haproxy 端口
                UserName = "admin",//賬號
                Password = "123456",//密碼
                VirtualHost = "/" //虛擬主機
            };

            return factory.CreateConnection();
        }