ZeroMQ示例（C/C++/PHP）详解三种模式

源自：https://blog.csdn.net/qq_16836151/article/details/52108152
1、应答模式
2、均衡分配模式（推拉模式）
3、发布订阅模式（天气预报）

提问-回答

让我们从简单的代码开始，一段传统的Hello World程序。我们会创建一个客户端和一个服务端，客户端发送Hello给服务端，服务端返回World。下文是C语言编写的服务端，它在5555端口打开一个ZMQ套接字，等待请求，收到后应答World。

hwserver.c: Hello World server

//
//  Hello World 服务端
//  绑定一个REP套接字至tcp://*:5555
//  从客户端接收Hello，并应答World
//
#include <zmq.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>
#include <string.h>

int main (void)
{
    void *context = zmq_init (1);

    //  与客户端通信的套接字
    void *responder = zmq_socket (context, ZMQ_REP);
    zmq_bind (responder, "tcp://*:5555");

    while (1) {
        //  等待客户端请求
        zmq_msg_t request;
        zmq_msg_init (&request);
        zmq_recv (responder, &request, 0);
        printf ("收到 Hello
");
        zmq_msg_close (&request);

        //  做些“处理”
        sleep (1);

        //  返回应答
        zmq_msg_t reply;
        zmq_msg_init_size (&reply, 5);
        memcpy (zmq_msg_data (&reply), "World", 5);
        zmq_send (responder, &reply, 0);
        zmq_msg_close (&reply);
    }
    //  程序不会运行到这里，以下只是演示我们应该如何结束
    zmq_close (responder);
    zmq_term (context);
    return 0;
}

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使用REQ-REP套接字发送和接受消息是需要遵循一定规律的。客户端首先使用zmq_send()发送消息，再用zmq_recv()接收，如此循环。如果打乱了这个顺序（如连续发送两次）则会报错。类似地，服务端必须先进行接收，后进行发送。

ZMQ使用C语言作为它参考手册的语言，本指南也以它作为示例程序的语言。如果你正在阅读本指南的在线版本，你可以看到示例代码的下方有其他语言的实现。如以下是C++语言：

hwserver.cpp: Hello World server

//
// Hello World 服务端 C++语言版
// 绑定一个REP套接字至tcp://*:5555
// 从客户端接收Hello，并应答World
//
#include <zmq.hpp>
#include <string>
#include <iostream>
#include <unistd.h>

int main () {
    // 准备上下文和套接字
    zmq::context_t context (1);
    zmq::socket_t socket (context, ZMQ_REP);
    socket.bind ("tcp://*:5555");

    while (true) {
        zmq::message_t request;

        // 等待客户端请求
        socket.recv (&request);
        std::cout << "收到 Hello" << std::endl;

        // 做一些“处理”
        sleep (1);

        // 应答World
        zmq::message_t reply (5);
        memcpy ((void *) reply.data (), "World", 5);
        socket.send (reply);
    }
    return 0;
}

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可以看到C语言和C++语言的API代码差不多，而在PHP这样的语言中，代码就会更为简洁：

hwserver.php: Hello World server

<?php
/**
 * Hello World 服务端
 * 绑定REP套接字至 tcp://*:5555
 * 从客户端接收Hello，并应答World
 * @author Ian Barber <ian(dot)barber(at)gmail(dot)com>
 */

$context = new ZMQContext(1);

// 与客户端通信的套接字
$responder = new ZMQSocket($context, ZMQ::SOCKET_REP);
$responder->bind("tcp://*:5555");

while(true) {
    // 等待客户端请求
    $request = $responder->recv();
    printf ("Received request: [%s]
", $request);

    // 做一些“处理”
    sleep (1);

    // 应答World
    $responder->send("World");
}

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下面是客户端的代码：

hwclient: Hello World client in C

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//  Hello World 客户端
//  连接REQ套接字至 tcp://localhost:5555
//  发送Hello给服务端，并接收World
//
#include <zmq.h>
#include <string.h>
#include <stdio.h>
#include <unistd.h>

int main (void)
{
    void *context = zmq_init (1);

    //  连接至服务端的套接字
    printf ("正在连接至hello world服务端...
");
    void *requester = zmq_socket (context, ZMQ_REQ);
    zmq_connect (requester, "tcp://localhost:5555");

    int request_nbr;
    for (request_nbr = 0; request_nbr != 10; request_nbr++) {
        zmq_msg_t request;
        zmq_msg_init_size (&request, 5);
        memcpy (zmq_msg_data (&request), "Hello", 5);
        printf ("正在发送 Hello %d...
", request_nbr);
        zmq_send (requester, &request, 0);
        zmq_msg_close (&request);

        zmq_msg_t reply;
        zmq_msg_init (&reply);
        zmq_recv (requester, &reply, 0);
        printf ("接收到 World %d
", request_nbr);
        zmq_msg_close (&reply);
    }
    zmq_close (requester);
    zmq_term (context);
    return 0;
}

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这看起来是否太简单了？ZMQ就是这样一个东西，你往里加点儿料就能制作出一枚无穷能量的原子弹，用它来拯救世界吧！

理论上你可以连接千万个客户端到这个服务端上，同时连接都没问题，程序仍会运作得很好。你可以尝试一下先打开客户端，再打开服务端，可以看到程序仍然会正常工作，想想这意味着什么。

让我简单介绍一下这两段程序到底做了什么。首先，他们创建了一个ZMQ上下文，然后是一个套接字。不要被这些陌生的名词吓到，后面我们都会讲到。服务端将REP套接字绑定到5555端口上，并开始等待请求，发出应答，如此循环。客户端则是发送请求并等待服务端的应答。

这些代码背后其实发生了很多很多事情，但是程序员完全不必理会这些，只要知道这些代码短小精悍，极少出错，耐高压。这种通信模式我们称之为请求-应答模式，是ZMQ最直接的一种应用。你可以拿它和RPC及经典的C/S模型做类比。

关于字符串

ZMQ不会关心发送消息的内容，只要知道它所包含的字节数。所以，程序员需要做一些工作，保证对方节点能够正确读取这些消息。如何将一个对象或复杂数据类型转换成ZMQ可以发送的消息，这有类似Protocol Buffers的序列化软件可以做到。但对于字符串，你也是需要有所注意的。

在C语言中，字符串都以一个空字符结尾，你可以像这样发送一个完整的字符串：

zmq_msg_init_data (&request, "Hello", 6, NULL, NULL);

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但是，如果你用其他语言发送这个字符串，很可能不会包含这个空字节，如你使用Python发送：

socket.send ("Hello")

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实际发送的消息是：

如果你从C语言中读取该消息，你会读到一个类似于字符串的内容，甚至它可能就是一个字符串（第六位在内存中正好是一个空字符），但是这并不合适。这样一来，客户端和服务端对字符串的定义就不统一了，你会得到一些奇怪的结果。

当你用C语言从ZMQ中获取字符串，你不能够相信该字符串有一个正确的结尾。因此，当你在接受字符串时，应该建立多一个字节的缓冲区，将字符串放进去，并添加结尾。

所以，让我们做如下假设：ZMQ的字符串是有长度的，且传送时不加结束符。在最简单的情况下，ZMQ字符串和ZMQ消息中的一帧是等价的，就如上图所展现的，由一个长度属性和一串字节表示。

下面这个功能函数会帮助我们在C语言中正确的接受字符串消息：

// 从ZMQ套接字中接收字符串，并转换为C语言的字符串
static char *
s_recv (void *socket) {
    zmq_msg_t message;
    zmq_msg_init (&message);
    zmq_recv (socket, &message, 0);
    int size = zmq_msg_size (&message);
    char *string = malloc (size + 1);
    memcpy (string, zmq_msg_data (&message), size);
    zmq_msg_close (&message);
    string [size] = 0;
    return (string);
}

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这段代码我们会在日后的示例中使用，我们可以顺手写一个s_send()方法，并打包成一个.h文件供我们使用。

这就诞生了zhelpers.h，一个供C语言使用的ZMQ功能函数库。它的源代码比较长，而且只对C语言程序员有用，你可以在闲暇时看一看。

获取版本号

ZMQ目前有多个版本，而且仍在持续更新。如果你遇到了问题，也许这在下一个版本中已经解决了。想知道目前的ZMQ版本，你可以在程序中运行如下：

version: ØMQ version reporting in C

//
// 返回当前ZMQ的版本号
//
#include "zhelpers.h"

int main (void)
{
    int major, minor, patch;
    zmq_version (&major, &minor, &patch);
    printf ("当前ZMQ版本号为 %d.%d.%d
", major, minor, patch);

    return EXIT_SUCCESS;
}