• 【ZeroMQ】2、高性能的通讯库-zeroMQ


    首先,让我来介绍一下什么是ZMQ(全称:ZeroMQ):

    官方: “ZMQ(以下ZeroMQ简称ZMQ)是一个简单好用的传输层,像框架一样的一个socket library,他使得Socket编程更加简单、简洁和性能更高。是一个消息处理队列库,可在多个线程、内核和主机盒之间弹性伸缩。ZMQ的明确目标是“成为标准网络协议栈的一部分,之后进入Linux内核”。

    与其他消息中间件相比,ZMQ并不像是一个传统意义上的消息队列服务器,事实上,它也根本不是一个服务器,它更像是一个底层的网络通讯库,在Socket API之上做了一层封装,将网络通讯、进程通讯和线程通讯抽象为统一的API接口。

    下图是zeroMQ的架构

    简单说明一下,

    从上到下依次是网络、zeroMQ、用户的应用,相当于在应用层和网络层加了一个消息通信库这么一个层次

    应用层通过API使用socket(此socket不同于传统意义上的socket)和zeroMQ进行交互

    zeroMQ有多个工作者线程,每个工作者线程可以创建多个socket连接对象(由listener监听),也可以作为socket客户端连接远程的对象。

    socket套接字对象包括engine、session对象;engine负责连接的管理(和网络进行交互,比如从网络中读取数据,消息排队,接受新的连接等);session对象主要负责和zeroMQ的socket进行交互,他们之间采用异步事件驱动的无锁队列pipe。

    zeroMQ在设计上主要采用了以下几个高性能的特征:

    1、无锁的队列模型

          对于跨线程间的交互(用户端和session)之间的数据交换通道pipe,采用无锁的队列算法CAS;在pipe的两端注册有异步事件,在读或者写消息到pipe的时,会自动触发读写事件。

    2、批量处理的算法

         对于传统的消息处理,每个消息在发送和接收的时候,都需要系统的调用,这样对于大量的消息,系统的开销比较大,zeroMQ对于批量的消息,进行了适应性的优化,可以批量的接收和发送消息。

    3、多核下的线程绑定,无须CPU切换

        区别于传统的多线程并发模式,信号量或者临界区, zeroMQ充分利用多核的优势,每个核绑定运行一个工作者线程,避免多线程之间的CPU切换开销。

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