1. Message 状态

Message 在投递时，如果当前 Queue 没有 Message，且有 Consumer 已经订阅了这个 Queue，那么该 Message 会直接发送给 Consumer，不会经过 Queue 存储 Message 的这一步

当 Message 无法直接投递给 Consumer 时，Message 会存储在 Queue 中；在 RabbitMQ 中，Queue 中存储的 Message 有4种状态，且 Message 随着系统的变化而不断更新自己的状态

四种状态：

alpha：消息索引和消息内容都存在内存中
beta：消息索引存内存，消息内存存磁盘
gama：消息索引内存和磁盘都有，消息内容存磁盘
delta：消息索引和内容都存磁盘

alpha 状态：由于所有的东西都保存在内存中，所以这种状态下最消耗内存
delta 状态：由于所有的东西都保存在磁盘中，也就意味着在读取消息时，每次都要进行 I/O 操作；在这种状态下，最消耗 CPU 中的资源
gama 状态：只有持久化消息才会有该种状态

RabbitMQ 会根据负载和 Message 传递的速度，定期的计算在内存中可以存放 Message 的最大数量，当 alpha 状态的 Message 超过计算的最大数量时，就会引起状态的变化

2. 惰性队列

2.1 简介

惰性队列尽可能地将消息存入磁盘中，并在消费者消费到相应的消息的时候才会被加载到内存中

默认情况下，当 Producer 将 Message 发送到 RabbitMQ 的时候，Queue 中的 Message 会尽可能地存在内存中，这样可以更快的将 Message 发送给 Consumer，即便是持久化消息也会在内存中保持一个副本
而当 RabbitMQ 所占用的内存超过限额时，就需要释放内存，此时会将内存中保存的 Message 写到磁盘中；在这个过程中，队列将无法接收到新的消息

而对于惰性队列来说，接收到 Message 之后，会直接将其写入磁盘中，不管此条 Message 是持久化还是非持久化。在使用惰性队列时，会降低内存的消耗，但是不可避免的是频繁的 I/O 操作
但是要注意的是，惰性队列如果存储非持久化的消息，重启后会丢失

当 Message 是持久化消息时，更适合惰性队列
也适合于消费者不能正常消息还能保证消息接收的吞吐量的场景

2.2 与普通队列对比

普通队列占用内存较多，惰性队列占用内存较少

当对于相同的大量消息来对比的话，惰性队列的耗时会比普通队列的要少。因为普通队列当消息过多的存储在内存中时，会触发将消息写入磁盘的动作。上面有提到，当内存不足，消息写入磁盘时，队列会阻塞

3. 警告和流控

当内存占用超过配置的值或磁盘剩余空间低于配置的值时，RabbitMQ 会暂时阻塞所有 Producer 的连接，并停止接收 Producer 发来的消息，以免服务崩溃。与此同时客户端与服务端的心跳检测也会失效

心跳检测：用来检测通信的对端是否存活
当客户端与 RabbitMQ 之间一段时间没有进行交互，那么服务器将会自动断开与客户端之间的 TCP 连接；心跳检测就是用于检测当前的 TCP 连接是否还在进行交互
其原理是，向客户端发送一个心跳检测包，如果在一段时间内没有回应的话，那么就会断掉本次的 TCP 链接

心跳检测实际上是启用两个进程，分别检测两种情况：

定时检测 TCP 连接上是否有数据发送。
如果在一段时间内没有数据发送给客户端，则会发送一个心跳包给客户端，然后循环进行下一次检测
定时检测 TCP 连接上是否有数据接收
如果一段时间内没有收到任何数据，则判定为心跳超时，最终会关闭 TCP 连接

3.1 内存警告

在默认情况下，当内存低于40%的时候，RabbitMQ 中的所有 Producer 就会停止发送消息，然后触发将内存中的消息写进磁盘的动作，从而释放内存空间

3.2 磁盘警告

默认情况下，当磁盘剩余空间低于50M的时候，RabbitMQ 会阻塞所有的 Producer ，同时停止将内存中的消息写进磁盘的操作

磁盘空间的检查频率并不是固定的，他会随着上一次的检查结果而变化
当检测到上一次的剩余空间接近临界值时，那么检查的频率会加快，反之

3.3 流量控制

上面的内存警告和磁盘警告中，当低于阈值时发生的动作是针对所有的 Connection 做出的处理；而流量控制是针对单个 Connection

流量控制用来避免消息发送过快而导致服务器难以处理的情况

Connection 在 RabbitMQ 中存在5种状态：

running：运行中
flow：流控
idle：空闲
blocked：阻塞
unblocked：未阻塞

当 Connection 的状态为 flow 时，意味着 Connection 的状态在 blocked 和 unblocked 中来回切换
flow 状态其实和 running 状态较大的区别其实只有他们的发送效率

4. 镜像(Mirror)队列

4.1 背景

在现在的高并发场景中，队列一般都是以集群的方式来部署的；但是如果集群中只存在一个 Broker 节点的话，该节点一旦失效，将会导致整体服务也不可用，且会造成消息的丢失

此时应该会有人想到，如果消息都是持久化的消息，是不是当节点失效时，也不会导致消息的丢失呢？
其实不是的，的确是可以将消息设置为可持久化消息，但是在上一篇关于 RabbitMQ 的文章有说过，写入文件的操作不是立刻执行的，具体的触发条件在上一篇文章已经说过，此处不再赘述。在消息发送之后，接着写入磁盘会有一定的时间间隔，我们称其为“时间窗”。如果在这个时间窗内节点发送故障，那么也会导致消息的丢失

所以引入镜像队列，将队列镜像到其他节点上。此时如果集群中一个节点不可用之后，队列会自动切换到另一个镜像队列上，保证服务的可用

在镜像队列的使用中，对每一个配置了镜像的队列都会包含一个主节点(master)和多个从节点(slave)

4.2 工作原理

当消息发送到配置了镜像的队列时，消息会同时往自己的 slave 节点进行同步
如果因为某些原因，master 变成不可用，但是因为消息同步给了 slave ，所以消息并不会丢失，只需等待其中的一个 slave 节点被推举为 master 之后，服务将会重新变成可用

推举的规则也很简单，哪一个 slave 存在的时间最长，那么就会推举他为新的 master

配置了镜像的队列，其发布确认机制也会和普通的队列不同。镜像队列要所有的节点都发送了确认消息之后，才真正的算“确认”

要注意的是，虽然是配置了 slave ，但是平常的所有读写工作，也都是由 master 来完成，slave 只做一个备份数据的工作。哪怕是有 TCP 与 slave 建立了链接，slave 也不会直接对其进行处理，而是将请求做一个转发的动作，让 master 来完成本次链接的请求

如果在一个已存在的镜像队列中添加一个新的节点，默认情况下，新的节点不会接收到数据的同步
除非服务器显示的调用同步数据的命令，那么此时所有的队列都会进入阻塞状态，等待数据同步完给新的节点时，才会恢复正常

在镜像队列启动的时候，也是 master 先启动；如果是 slave 先启动的话，slave 会进入等待状态，如果在指定时间内发现 master 没有启动，那么已经启动的 slave 会自动停止。这个原理只要大家玩过集群，我想应该都会知道的

4.3 宕机原理

当 slave 挂掉之后，与该 slave 相连的客户端全部断开之外，不会有其他的影响

当 master 挂掉之后，会进行如下动作：

与 master 的全部客户端断开
选举存活时间最长的 slave 作为新的 master，如果此时 slave 未同步，那么未同步的消息会丢失
新的 master 重新入队所有未确认的消息，因为可能 master 未能同步已确认的消息，所以有些消息会被重复消费

4.4 架构图

在这里插入图片描述

5. 仲裁(Quorum)队列

5.1 背景

RabbitMQ 3.8 版本中的重要特性
在 3.8 版本之前，实现高可用队列的方式只有上面的镜像队列

镜像队列其实解决的问题是：消息同步，其实实现的过程，简单的说就是将消息从 master 复制一份去 slave

但是有没有想过一个问题：一个节点宕机，然后一段时间之后，该节点重新上线，重新上线的节点以前的所有数据都会丢失；此时会面临一个问题，我们要不要将数据重新同步到该队列中？
如果同步的话，同步的过程中，所有的队列都会处于阻塞状态，此时就会堆积大量的消息
如果不同步的话，仅仅让新的消息复制到这个重新上线的队列中，老的消息不进行同步；那么当现在的 master 宕机之后，该队列没有同步所有的消息，会增加消息丢失的风险

而仲裁队列的出现，旨在解决镜像队列之间的性能和同步问题

5.2 工作原理

每个仲裁队列都有多个副本，其中包含一个主副本和多个从副本
每个副本都在不同的 RabbitMQ 节点上

和镜像队列一样，生产者和消费者都只会和主副本进行交互，从副本仅仅作为一个数据的备份
在主副本所在的节点宕机后，在另外节点的从副本才会被选举为新的主副本，然后继续提供服务

之所以叫做仲裁队列，是因为消息的同步和主副本的选举，都要超过半数的副本同意
当生产者发送一条消息的时候，要超过半数的副本将消息写入磁盘以后，才会向生产者发送确认信号；这也意味着，有些比较慢的副本不会影响整个队列的速度

为什么说仲裁队列解决了镜像队列的同步问题？
细心的人应该有看见，副本是将消息写入磁盘的，也就是说，仲裁队列中的消息都是持久化的；当节点重新上线时，直接从上次中断的地方开始在磁盘中复制消息，且复制的过程是非阻塞的。而镜像队列中的消息因为不全是持久化的消息，所以才会出现不同步的问题

要注意的是，如果超过半数的副本丢失，那么队列的数据就代表永久丢失；虽然还存在一些副本，但是队列是没有办法恢复的，只能被强制删除