ZeroMQ概述

消息队列中间件是分布式系统中重要的组件，主要解决应用解耦，异步消息，流量削锋等问题，实现高性能，高可用，可伸缩和最终一致性架构。目前使用较多的消息队列有ZeroMQ外、Rabbit MQ、Kafka MQ等。ZeroMQ是个轻量级消息内核。

1、异步处理

场景说明：用户注册后，需要发注册邮件和注册短信。传统的做法有两种(1)串行的方式；(2)并行方式
（1）串行方式：将注册信息写入数据库成功后，发送注册邮件，再发送注册短信。以上三个任务全部完成后，返回给客户端。

（2）并行方式：将注册信息写入数据库成功后，发送注册邮件的同时，发送注册短信。以上三个任务完成后，返回给客户端。与串行的差别是，并行的方式可以提高处理的时间。

（3）引入消息队列，将不是必须的业务逻辑，异步处理。改造后的架构如下：

2、应用解耦

场景说明：用户下单后，订单系统需要通知库存系统。传统的做法是，订单系统调用库存系统的接口。如下图：

传统模式的缺点：假如库存系统无法访问，则订单减库存将失败，从而导致订单失败，订单系统与库存系统耦合。

引入应用消息队列后的方案，如下图：

订单系统：用户下单后，订单系统完成持久化处理，将消息写入消息队列，返回用户订单下单成功；
库存系统：订阅下单的消息，采用拉/推的方式，获取下单信息，库存系统根据下单信息，进行库存操作；
假如：在下单时库存系统不能正常使用。也不影响正常下单，因为下单后，订单系统写入消息队列就不再关心其他的后续操作了。实现订单系统与库存系统的应用解耦。

ZeroMQ是一种基于消息队列的多线程网络库，其对套接字类型、连接处理、帧、甚至路由的底层细节进行抽象，提供跨越多种传输协议的套接字。ZeroMQ是网络通信中新的一层，介于应用层和传输层之间（按照TCP/IP划分），其是一个可伸缩层，可并行运行，分散在分布式系统间。

ZeroMQ将消息通信分成4种模型，分别是一对一结对模型（Exclusive-Pair）、请求回应模型（Request-Reply）、发布订阅模型（Publish-Subscribe）、推拉模型（Push-Pull）。

 

python demo

官方的python demo(其他语言demo详见https://github.com/zeromq/zeromq.org/tree/master/content/languages)如下：

server

#
#   Hello World server in Python
#   Binds REP socket to tcp://*:5555
#   Expects b"Hello" from client, replies with b"World"
#

import time
import zmq

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.REP)
socket.bind("tcp://*:5555")

while True:
    #  Wait for next request from client
    message = socket.recv()
    print("Received request: %s" % message)

    #  Do some 'work'
    time.sleep(1)

    #  Send reply back to client
    socket.send(b"World")

client

#
#   Hello World client in Python
#   Connects REQ socket to tcp://localhost:5555
#   Sends "Hello" to server, expects "World" back
#

import zmq

context = zmq.Context()

#  Socket to talk to server
print("Connecting to hello world server…")
socket = context.socket(zmq.REQ)
socket.connect("tcp://localhost:5555")

#  Do 10 requests, waiting each time for a response
for request in range(10):
    print("Sending request %s …" % request)
    socket.send(b"Hello")

    #  Get the reply.
    message = socket.recv()
    print("Received reply %s [ %s ]" % (request, message))

 

1. Request-Reply模式：

客户端在请求后，服务端必须回响应

server：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-
import time
import zmq

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.REP)
socket.bind("tcp://*:5555")

while True:
    message = socket.recv()
    print message
    #time.sleep(1)
    socket.send("server response!")

 client：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import zmq
import sys

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.REQ)
socket.connect("tcp://localhost:5555")

while(True):
    data = raw_input("input your data:")
    if data == 'q':
        sys.exit()

    socket.send(data)

    response = socket.recv();
    print response

2. Publish-Subscribe模式：

广播所有client，没有队列缓存，断开连接数据将永远丢失。client可以进行数据过滤。

server (Publisher)：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import zmq 
context = zmq.Context()  
socket = context.socket(zmq.PUB)  
socket.bind("tcp://127.0.0.1:5000")  
while True:  
    msg = raw_input('input your data:') 
    socket.send(msg)

client (Subscriber)：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import time
import zmq  
context = zmq.Context()  
socket = context.socket(zmq.SUB)  
socket.connect("tcp://127.0.0.1:5000")  
socket.setsockopt(zmq.SUBSCRIBE,'') 
while True:  
    print  socket.recv()

3. Parallel Pipeline模式：

由三部分组成，push进行数据推送，work进行数据缓存，pull进行数据竞争获取处理。跟Publish-Subscribe的区别在于存在一个数据缓存和处理负载。当连接被断开，数据不会丢失，重连后数据继续发送到对端。

server (Worker)：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import zmq

context = zmq.Context()

recive = context.socket(zmq.PULL)
recive.connect('tcp://127.0.0.1:5557')

sender = context.socket(zmq.PUSH)
sender.connect('tcp://127.0.0.1:5558')

while True:
    data = recive.recv()
    sender.send(data)

client1 (Ventilator)：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import zmq
import time

context = zmq.Context()
socket = context.socket(zmq.PUSH)

socket.bind('tcp://*:5557')

while True:
    data = raw_input('input your data:')
    socket.send(data.encode('ascii'))

client2 (Sink)：

#!/usr/bin/python
#-*-coding:utf-8-*-

import zmq

context = zmq.Context()

socket = context.socket(zmq.PULL)
socket.bind('tcp://*:5558')

while True:
    data = socket.recv()
    print(data.decode('ascii'))

 

参考:

[1] 消息队列mq总结

[2] ZeroMQ之push/pull模式

[3] ZeroMQ - 三种模型的python实现