C++ - 仿 RabbitMQ 实现消息队列--网络通信协议设计

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需求确认

设计应用层协议

定义请求/响应参数

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需求确认

回顾 MQ 的交互模型：

其中生产者和消费者都是客户端， 它们都需要通过网络和 Broker Server 进行通信。具体通信的过程我们使用 Muduo 库来实现， 使用 TCP 作为通信的底层协议， 同时在这个基础上自定义应用层协议， 完成客户端对服务器功能的远端调用。 我们要实现的远端调用接口包括：

1. 创建 channel;
2. 关闭 channel;
3. 创建 exchange;
4. 删除 exchange;
5. 创建 queue;
6. 删除 queue;
7. 创建 binding;
8. 删除 binding;
9. 发送 message;
10. 订阅 message;
11. 发送 ack;
12. 返回 message (服务器 -> 客户端)。

设计应用层协议

使用二进制的方式设计应用层协议。

因为 MQMessage 的消息体是使用 Protobuf 进行序列化的，本身是按照二进制存储的，所以不太适合用 json 等文本格式来定义协议。

下面我们设计一下应用层协议：请求/响应报文设计

• len：4 个字节, 表示整个报文的长度。
• nameLen: 4 个字节， 表示 typeName 数组的长度。
• typeName：是个字节数组， 占 nameLen 个字节, 表示请求/响应报文的类型名，作用是分发不同消息到对应的远端接口调用中。
• protobufData：是个字节数组， 占 len - nameLen - 8 个字节， 表示请求/响应参数数据通过 protobuf 序列化之后的二进制。
• checkSum：4 个字节， 表示整个消息的校验和， 作用是为了校验请求/响应报文的完整性。

定义请求/响应参数

因为这里的参数需要进行网络传输以及序列化， 所以我们需要将参数定义在 pb 文件中。

syntax = "proto3";
package jiuqi;
import "msg.proto";

// 信道的打开与关闭
message openChannelRequest
{
    string rid = 1; // 请求id
    string cid = 2; // 信道id
};

message closeChannelRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
};

// 交换机的声明与删除
message declareExchangeRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ename = 3;
    ExchangeType etype = 4;
    bool durable = 5;
    bool auto_delete = 6;
    map<string, string> args = 7;
};

message deleteExchangeRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ename = 3;
};

// 队列的声明与删除
message declareQueueRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string qname = 3;
    bool exclusive = 4;
    bool durable = 5;
    bool auto_delete = 6;
    map<string, string> args = 7;
};

message deleteQueueRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string qname = 3;
};

// 队列的绑定与解除绑定
message queueBindRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ename = 3;
    string qname = 4;
    string bindingkey = 5;    
};

message queueUnbindRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ename = 3;
    string qname = 4;
};

// 消息的发布
message basicPublishRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ename = 3;
    string body = 4;
    BasicProperties properties = 5;
};

// 消息的确认
message basicAckRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string qname = 3;
    string mid = 4;
};

// 队列的订阅
message basicConsumeRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ctag = 3;  // 消费者标识
    string qname = 4;
    bool auto_ack = 5;
};

// 订阅的取消
message basicCancelRequest
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    string ctag = 3;
    string qname = 4;
};

// 消息的推送
message basicConsumeResponse
{
    string cid = 1;
    string ctag = 2;
    string body = 3;
    BasicProperties properties = 4;
};

// 通用响应
message basicCommonResponse
{
    string rid = 1;
    string cid = 2;
    bool ok = 3;
};