\documentclass[a4paper, final]{article}
%\usepackage{literat} % Нормальные шрифты
\usepackage[14pt]{extsizes} % для того чтобы задать нестандартный 14-ый размер шрифта
\usepackage{tabularx}
\usepackage[T2A]{fontenc}
\usepackage[utf8]{inputenc}
\usepackage[russian]{babel}
\usepackage{amsmath}
\usepackage[left=25mm, top=20mm, right=20mm, bottom=20mm, footskip=10mm]{geometry}
\usepackage{ragged2e} %для растягивания по ширине
\usepackage{setspace} %для межстрочно   го интервала
\usepackage{moreverb} %для работы с листингами
\usepackage{indentfirst} % для абзацного отступа
\usepackage{moreverb} %для печати в листинге исходного кода программ
\usepackage{pdfpages} %для вставки других pdf файлов
\usepackage{tikz}
\usepackage{graphicx}
\usepackage{afterpage}
\usepackage{longtable}
\usepackage{float}
\usepackage{tabularx}



% \usepackage[paper=A4,DIV=12]{typearea}
\usepackage{pdflscape}
% \usepackage{lscape}

\usepackage{array}
\usepackage{multirow}

\renewcommand\verbatimtabsize{4\relax}
\renewcommand\listingoffset{0.2em} %отступ от номеров строк в листинге
\renewcommand{\arraystretch}{1.4} % изменяю высоту строки в таблице
\usepackage[font=small, singlelinecheck=false, justification=centering, format=plain, labelsep=period]{caption} %для настройки заголовка таблицы
\usepackage{listings} %листинги
\usepackage{xcolor} % цвета
\usepackage{hyperref}% для гиперссылок
\usepackage{enumitem} %для перечислений

\newcommand{\specialcell}[2][l]{\begin{tabular}[#1]{@{}l@{}}#2\end{tabular}}


\setlist[enumerate,itemize]{leftmargin=1.2cm} %отступ в перечислениях

\hypersetup{colorlinks,
    allcolors=[RGB]{010 090 200}} %красивые гиперссылки (не красные)

% подгружаемые языки — подробнее в документации listings (это всё для листингов)
\lstloadlanguages{ SQL}
% включаем кириллицу и добавляем кое−какие опции
\lstset{tabsize=2,
    breaklines,
    basicstyle=\footnotesize,
    columns=fullflexible,
    flexiblecolumns,
    numbers=left,
    numberstyle={\footnotesize},
    keywordstyle=\color{blue},
    inputencoding=cp1251,
    extendedchars=true
}
\lstdefinelanguage{MyC}{
    language=SQL,
%    ndkeywordstyle=\color{darkgray}\bfseries,
%    identifierstyle=\color{black},
%    morecomment=[n]{/**}{*/},
%    commentstyle=\color{blue}\ttfamily,
%    stringstyle=\color{red}\ttfamily,
%    morestring=[b]",
%    showstringspaces=false,
%    morecomment=[l][\color{gray}]{//},
    keepspaces=true,
    escapechar=\%,
    texcl=true
}

\textheight=24cm % высота текста
\textwidth=16cm % ширина текста
\oddsidemargin=0pt % отступ от левого края
\topmargin=-1.5cm % отступ от верхнего края
\parindent=24pt % абзацный отступ
\parskip=5pt % интервал между абзацами
\tolerance=2000 % терпимость к "жидким" строкам
\flushbottom % выравнивание высоты страниц


% Настройка листингов
\lstset{
    language=C++,
    extendedchars=\true,
    inputencoding=utf8,
    keepspaces=true,
    % captionpos=b, % подписи листингов снизу
}

\begin{document} % начало документа
    


    % НАЧАЛО ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
    \begin{center}
        \hfill \break
        \hfill \break
        \normalsize{МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ\\
            федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский политехнический университет Петра Великого»\\[10pt]}
        \normalsize{Институт компьютерных наук и кибербезопасности}\\[10pt] 
        \normalsize{Высшая школа технологий искусственного интеллекта}\\[10pt] 
        \normalsize{Направление: 02.03.01 <<Математика и компьютерные науки>>}\\
        
        \hfill \break
        \hfill \break
        \hfill \break
        \hfill \break
        \large{Лабораторная работа №3}\\
        \large{<<Межпроцессорное взаимодействие с помощью  RabbitMQ>>}\\
        \large{по дисциплине <<Сети ЭВМ и телекоммуникации компьютерных сетей>>}\\
        \hfill \break
        
        % \hfill \break
        \hfill \break
    \end{center}
    
    \small{ 
        \begin{tabular}{lrrl}
            \!\!\!Студент, & \hspace{2cm} & & \\
            \!\!\!группы 5130201/20102 & \hspace{2cm} & \underline{\hspace{3cm}} &Тищенко А. А. \\\\
            \!\!\!Преподаватель & \hspace{2cm} &  \underline{\hspace{3cm}} &  Мулюха В. А. \\\\
            &&\hspace{4cm}
        \end{tabular}
        \begin{flushright}
            <<\underline{\hspace{1cm}}>>\underline{\hspace{2.5cm}} 2025г.
        \end{flushright}
    }
    
    \hfill \break
    % \hfill \break
    \begin{center} \small{Санкт-Петербург, 2025} \end{center}
    \thispagestyle{empty} % выключаем отображение номера для этой страницы
    
    % КОНЕЦ ТИТУЛЬНОГО ЛИСТА
    % \newpage
    % \tableofcontents


    \newpage
    \section{Постановка задачи}
    Используя docker создать контейнеры, необходимые для реализации 
    следующего функционала с использованием RabbitMQ, 
    а также показать, как именно осуществляется передача в этих условиях:
    
    \textit{Вариант 10}. Организовать отправку сообщений от двух отправителей одному получателю, 
    получатель читает сообщения значительно реже их отправки 
    и происходит переполнение очереди. Задавать раличные стратегии 
    переполнения очереди, показать в чем разница.
    

    \newpage
    \section{Ход работы}

\subsection{Код программы получателя}
Класс `Recv` из пакета `dev.tishenko.consumer` реализует потребителя сообщений из очереди RabbitMQ с именем `hello`. Он подключается к брокеру `rabbitmq`, создаёт очередь с ограниченной длиной (`x-max-length`) и стратегией переполнения (`x-overflow`), параметры которых настраиваются через переменные окружения. Консьюмер асинхронно принимает сообщения и после каждой обработки (с задержкой, заданной через `CONSUMER\_DELAY\_MS`) подтверждает получение сообщения. Благодаря настройке `basicQos(1)` сообщения обрабатываются по одному, что обеспечивает контроль нагрузки и предотвращает переполнение очереди необработанными сообщениями.

\begin{lstlisting}[label={lst:}]
package dev.tishenko.consumer;

import com.rabbitmq.client.Channel;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.DeliverCallback;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class Recv {
    private final static String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] argv) throws Exception {
        String delayEnv = System.getenv("CONSUMER_DELAY_MS");
        int delay = delayEnv != null ? Integer.parseInt(delayEnv) : 5000;

        String maxLengthEnv = System.getenv("QUEUE_MAX_LENGTH");
        int maxLength = maxLengthEnv != null ? Integer.parseInt(maxLengthEnv) : 5;

        String overflowStrategy = System.getenv("QUEUE_OVERFLOW");
        if (overflowStrategy == null) {
            overflowStrategy = "drop-head"; // или "reject-publish"
        }

        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("rabbitmq");

        Connection connection = factory.newConnection();
        Channel channel = connection.createChannel();

        Map<String, Object> args = new HashMap<>();
        args.put("x-max-length", maxLength);
        args.put("x-overflow", overflowStrategy);

        channel.queueDeclare(QUEUE_NAME, false, false, false, args);
        channel.basicQos(1);

        System.out.println(" [*] Waiting for messages...");

        DeliverCallback deliverCallback = (consumerTag, delivery) -> {
            String message = new String(delivery.getBody(), "UTF-8");
            System.out.println(" [x] Received '" + message + "'");
            try {
                Thread.sleep(delay);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            channel.basicAck(delivery.getEnvelope().getDeliveryTag(), false);
        };

        channel.basicConsume(QUEUE_NAME, false, deliverCallback, consumerTag -> {
        });
    }
}
\end{lstlisting}


    \subsection{Код программы отправителя}

    Класс `Send` представляет собой простого отправителя сообщений для RabbitMQ. Он подключается к брокеру (по адресу контейнера `rabbitmq`), использует очередь с именем `hello` (предполагая, что она уже существует), и в бесконечном цикле отправляет в неё сообщения с уникальным номером, указывая имя продюсера, полученное из переменной окружения `PRODUCER\_NAME`. Задержка между отправками настраивается через переменную `PRODUCER\_DELAY\_MS`. После каждой отправки ожидается подтверждение от брокера, иначе выводится предупреждение.

\begin{lstlisting}[label={lst:}]
package dev.tishenko.producer;

import com.rabbitmq.client.ConnectionFactory;
import com.rabbitmq.client.Connection;
import com.rabbitmq.client.Channel;

public class Send {
    private static final String QUEUE_NAME = "hello";

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String name = System.getenv("PRODUCER_NAME");
        name = name != null ? name : "";

        String delayEnv = System.getenv("PRODUCER_DELAY_MS");
        int delay = delayEnv != null ? Integer.parseInt(delayEnv) : 1000;

        ConnectionFactory factory = new ConnectionFactory();
        factory.setHost("rabbitmq");

        try (Connection connection = factory.newConnection();
                Channel channel = connection.createChannel()) {
            channel.queueDeclarePassive(QUEUE_NAME);
            channel.confirmSelect();

            int count = 0;
            while (true) {
                String message = "Message from " + name + " #" + count++;
                channel.basicPublish("", QUEUE_NAME, null, message.getBytes());
                if (!channel.waitForConfirms()) {
                    System.out.println(" [!] Message was NOT confirmed!");
                } else {
                    System.out.println(" [x] Sent '" + message + "'");
                }
                Thread.sleep(delay);
            }
        }
    }
}
\end{lstlisting}

\subsection{Dockerfile для отправителя и получателя}
Для программы отправителя и получателя сообщений были созданы два идентичных Dockerfile. Программы написаны на Java и собирались с помощью Gradle, поэтому используется базовый образ \texttt{gradle:8.13-jdk21}.

\begin{lstlisting}[label={lst:}]
FROM gradle:8.13-jdk21

WORKDIR /app

COPY . .

RUN gradle build --no-daemon

CMD ["gradle", "run", "--no-daemon"]
\end{lstlisting}

\subsection{Настройка Docker Compose}
Файл \texttt{docker-compose.yml} нужен, чтобы управлять сразу несколькими контейнерами. Файл, представленный ниже, состоит из следующих секций:
\begin{itemize}
    \item \textbf{rabbitmq} -- контейнер с RabbitMQ. Используется образ \texttt{rabbitmq:4.0-management}, который включает веб-интерфейс для мониторинга. Порты 5672 и 15672 проброшены наружу для AMQP-протокола и веб-интерфейса соответственно.
    
    \item \textbf{producer1} -- первый продюсер, отправляющий сообщения в RabbitMQ. Сборка производится из локальной директории \texttt{./producer}. В переменных окружения задаётся имя продюсера (\texttt{PRODUCER\_NAME}) и задержка между отправкой сообщений в миллисекундах (\texttt{PRODUCER\_DELAY\_MS}).
    
    \item \textbf{producer2} -- второй продюсер, аналогичный первому.
    
    \item \textbf{consumer} -- получатель сообщений из очереди RabbitMQ. Сборка происходит из директории \texttt{./consumer}. Консьюмер обрабатывает сообщения с заданной задержкой (\texttt{CONSUMER\_DELAY\_MS}). Дополнительно задаются параметры очереди: максимальная длина (\texttt{QUEUE\_MAX\_LENGTH}) и поведение при переполнении (\texttt{QUEUE\_OVERFLOW}).
    
    \item \textbf{networks} -- определение виртуальной сети \texttt{rabbitnet}, через которую все сервисы обмениваются данными. Используется стандартный сетевой драйвер \texttt{bridge}.
\end{itemize}


\begin{lstlisting}[label={lst:}]
services:
rabbitmq:
    image: rabbitmq:4.0-management
    hostname: rabbitmq
    container_name: rabbitmq
    ports:
    - "5672:5672"
    - "15672:15672"
    networks:
    - rabbitnet
    
producer1:
    container_name: producer1
    build:
    context: ./producer
    depends_on:
    - rabbitmq
    - consumer
    environment:
    - PRODUCER_NAME=first
    - PRODUCER_DELAY_MS=1000
    networks:
    - rabbitnet

producer2:
    container_name: producer2
    build:
    context: ./producer
    depends_on:
    - rabbitmq
    - consumer
    environment:
    - PRODUCER_NAME=second
    - PRODUCER_DELAY_MS=1000
    networks:
    - rabbitnet

consumer:
    container_name: consumer
    build:
    context: ./consumer
    depends_on:
    - rabbitmq
    environment:
    - CONSUMER_DELAY_MS=1000
    - QUEUE_MAX_LENGTH=10
    - QUEUE_OVERFLOW=reject-publish # drop-head, reject-publish
    networks:
    - rabbitnet

networks:
rabbitnet:
    driver: bridge
\end{lstlisting}

\section{Результат работы}

Ниже представлены логи для 10 секунд работы контейнеров, в режиме \texttt{QUEUE\_OVERFLOW=drop-head}. Начиная с 25 строки видно, что получатель начинает получать сообщения только от первого отправителя, потому что сообщения второго просто удаляются.
\begin{lstlisting}[label={lst:}]
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #0'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #1'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #2'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #1'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #2'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #3'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #1'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #3'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #4'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #2'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #4'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #5'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #2'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #5'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #6'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #3'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #6'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #7'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #3'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #7'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #8'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #4'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #8'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #9'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #4'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #9'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #10'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #5'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #10'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #11'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #6'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #11'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #12'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #7'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #12'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #13'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #8'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #13'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #14'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #9'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #14'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #15'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #10'
\end{lstlisting}

Ниже представлены логи для 10 секунд работы контейнеров, в режиме \texttt{QUEUE\_OVERFLOW=reject-publish}. Начиная с 27 строки, второй отправитель выдаёт сообщение \texttt{Message was NOT confirmed!}, это означает, что он получает отказ от RabbitMQ и его сообщение не добавляется в очередь.
\begin{lstlisting}[label={lst:}]
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #0'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #1'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #1'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #2'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #2'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #1'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #3'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #3'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #2'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #4'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #4'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #2'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #5'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #5'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #3'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #6'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #6'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #3'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #7'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #7'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #8'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #8'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #4'
producer2  |  [x] Sent 'Message from second #9'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #9'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #4'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #10'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #5'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #11'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #5'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #12'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #6'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #13'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #6'
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #14'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #7'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #15'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #7'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #16'
consumer   |  [x] Received 'Message from second #8'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #17'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #8'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
consumer   |  [x] Received 'Message from second #9'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #18'   
consumer   |  [x] Received 'Message from first #9'
producer2  |  [!] Message was NOT confirmed!
producer1  |  [x] Sent 'Message from first #19'
consumer   |  [x] Received 'Message from first #10'
\end{lstlisting}

\end{document}