最近需要在项目中使用到消息队列，虽然之前有过使用经验，但是因为当时并无具体要求，所以只是在看完RabbitMQ的tutorial之后就自行实现了，并不知道合理性和效率如何。所以在新的项目设计时，打算借鉴一下Openstack中AMQP的使用经验

Nova消息队列

　　Openstack云选用AMQP作为其消息技术。AMQP代理，不管是RabbitMQ或者Qpid，位于两个Nova组件之间并允许它们以松耦合的风格通信。更准确地说，Nova组件之间使用RPC通信。但是这个机制是建立在发布/订阅机制之上的，它有以下优势：

• 解耦client和Server（Client不需要知道Server的具体引用）

• Client和Server完全异步(Client不需要Server在收到RPC call时同时执行）

• 随机平衡远程调用（多个Servant时，优先分配空闲者处理调用）

　　Nova使用direct, fanout,和topic Exchange。其架构如下图所示

　　Nova通过一个封装和解封装消息到调用的类来实现RPC功能，包括请求/响应（rpc.call）, 单向(rpc.cast)。每个Nova服务（计算，调度等）在初始化时都实现两个AMQP队列，一个接收带有NODE-TYPE.NODE-ID的routingkey（如 compute.hostname）的消息，另一个接受通用的带有NODE-TYPE的routingkey（如compute）的消息。前者将消息传递给特定的物理节点，例如，终止某个虚拟机实例时使用。这个API在调用是“请求/响应”类型时充当consumer，rpc.cast时仅为publisher。

Nova的RPC映射

　　下图当Openstack云只部署和共享了一个实例时，消息Broker节点（RabbitMQ节点）的内部结构。

　　每一个Nova组件都连接到消息Broker，根据它的特性（如计算节点还是网络节点），将队列当作Invoker（如调度器，API)，或者是Worker（如计算，网络）。Invoker，Worker并不实际存在于Nova对象模型中，我们只是用它便于表述。

　　Invoker通过两个操作将消息发送到消息队列中：

1. rpc.call

2. rpc.cast

　　Worker组件接收来自队列的消息，并对rpc.call进行回复。

图中组件的说明：

Topic Publisher

　　每当有任意call或者cast类型的调用时被激活，发送消息到队列中。每个Publisher问题连接到同一个Topic类型的Exchange，它的生命周期限于消息传递。

Direct Consumer

　　只在rpc.call操作时激活，接收来自队列的消息。每个consumer通过专用Queue连接到唯一的direct Exchange，生命周期限于消息传递。Exchange和Queue的身份标识由UUID生成器决定，封装于Topic Publisher发布的消息中（限rpc.call）。

Topic Consumer

　　Worker初始化时即激活并在生命周期内存在。它接收消息并调用与Worker角色适应的动作。Topic consumer通过专一或共有的Queue连接唯一的Topic Exchange，每个Worker都有两个topic consumer，一个只接收rpc.cast操作（连接到共享的topic exchange），另一个接收rpc.call操作（连接到唯一的topic.host exchange）。

opic Exchange

　　位于虚拟主机（RabbitMQ提供的多租房机制）间的路由表，其类型（如topic, direct)决定路由策略。一个消息代理只有一个topic Exchange处理所有Nova中的Topic。

Direct Exchange

　　rpc.call期间创建的路由表，在消息代理节点生命周期内将有许多这种类型的Exchange实例，和每个rpc.call对应。

Queue Element

　　在消息被处理前缓存消息，可以是专用的也可以是共用的，具有同种属性的Worker共享使用相同routing Key的Topic队列。

RPC Call

　　下图为rpc.call时消息的流向。

1. Topic Publisher发送消息到队列系统，在此之前一个Direct Consumer被初始化以等待此次调用的响应。

2. 当消息被传递到Exchange，路由到routingKey(如topic.host)对应的consumer,并由负责这个任务的worker处理。

3. 任务处理完后，分配一个Direct publisher来发送响应到队列系统。

4. 当消息被Exchange分发以后，被具有对应routingKey(如msg_id)的consumer接收并传递给最初的RPC调用者。

RPC Cast

　　下图为rpc.cast时消息的流向。

1. 使用topic publisher来发送消息到队列系统

2. 消息到达Exchange后，由有对应routingKey的topic consumer获取并传递给负责处理的Worker。

AMQP代理负载

　　任何时候，消息代理的负载是以下参数的函数：

1. API调用的吞吐量： Openstack云提供的rpc.call数量影响direct Exchange的数量，以及关联的Queue及consumer数量 。

2. Worker数量： 相同属性的Wokers共享一个Queue，但是也有和Worker同样数量的专属Queue。Worker数量影响共享的Topic Exchange内的routingKey数量。

　　下图展示了RabbitMQ节点Nova组件的bootstrap在测试环境中的状态。Exchange和queue包括：

Exchange：

1. Nova（topic exchange）

Queue：

1. compute.phantom

2. compute

3. network.phantom

4. network

5. scheduler.phantom

6. scheduler