ZeroMQ 消息模式简介 ——java版

本介绍基于以下依赖

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            <groupId>org.zeromq</groupId>
            <artifactId>jeromq</artifactId>
            <version>0.5.1</version>
        </dependency>

参考文档

ZMQ官方使用指南

ZMQ官方使用指南中文翻译

ZMQ官方API文档socket

ZMQ官方API文档socketopt

ZMQsocketopt中文翻译

jeromq的源码

jeromq的javadoc

术语

high water mark: 高水位标志，接收或发送消息的缓冲区大小可通过Socket::setRcvHWM和Socket::setSndHWM设置。（各种socket option的含义参考前面给的链接中的文档）

mute state: 静音状态 ，一般是指某个端点无法发送消息的状态，可能是因为没有与之连接的接收方，也可能是因为接收方由于某些原因无法继续接收消息。

消息模式

请求-回复模式

请求回复模式适用于客户端向服务端发送请求，然后每一个请求都会收到服务端的回复的场景。

ZMQ rfc/spec28

代码样例

https://gitee.com/toosimple-naive/zmq-learn/tree/dev/zmq/src/main/java/com/learn/zmq/repreq

包含的stocket type

ZMQ.REQ, ZMQ.REP, ZMQ.DEALER, ZMQ.ROUTER

ZMQ_REQ

ZMQ_REQ 类型的socket 用于向服务端发送请求并接收回复消息。

只能先发消息后收消息，发出的请求会以round-robin方式分配给不同的服务端节点。

没有服务可用时，发送操作会阻塞，直到至少一个服务可用。

ZMQ_REQ 类型的socket不丢弃消息。

ZMQ_REQ 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_REP, ZMQ_ROUTER
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Send, Receive, Send, Receive, …
Outgoing routing strategy	Round-robin
Incoming routing strategy	Last peer
Action in mute state	Block

ZMQ_REP

ZMQ_REP 类型的socket 用于接收请求并发送回复的服务。
只能先收消息后发消息。收到的消息以公平队列的方式处理。
当请求方已不存在时，回复消息会被丢弃。

ZMQ_REP 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_REQ, ZMQ_DEALER
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Receive, Send, Receive, Send, …
Incoming routing strategy	Fair-queued
Outgoing routing strategy	Last peer

ZMQ_DEALER

ZMQ_DEALER 类型的socket 是 request/reply sockets 的高级扩展。

所有发出的消息会以round robin的方式发送给连接端点。

连接端点全都达到high water mark时，或者没有连接端点时，进入静音状态(mute state) 。

静音状态下发送操作会被阻塞。

当ZMQ_DEALER socket 连接 到 ZMQ_REP 时，所有发出的消息必须包括：空消息（分隔），后续跟一个或多个body。

ZMQ_DEALER 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_ROUTER, ZMQ_REP, ZMQ_DEALER
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Unrestricted
Outgoing routing strategy	Round-robin
Incoming routing strategy	Fair-queued
Action in mute state	Block

ZMQ_ROUTER

ZMQ_ROUTER 类型的socket 是 request/reply sockets 的高级扩展。

接收到消息后会添加一个包含源端点的identity的消息，然后再发送给应用程序。

发送消息时会先取出包含源端点identity的消息，以确定应该发送到哪一个端点。

没有端点连接的时消息会被丢弃，除非调用Socket::setRouterMandatory设置ZMQ_ROUTER_MANDATORY为1。

所有连接的端点都达到高水位标志（high water mark）而无法接收消息时，会进入静音状态，此时丢弃所有发来的消息。

当ZMQ_REQ 连接到ZMQ_ROUTER 时，ZMQ_ROUTER 收到的消息除了包含identity之外，还要包含空消息(分隔标志)。

ZMQ_ROUTER 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_DEALER, ZMQ_REQ, ZMQ_ROUTER
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Unrestricted
Outgoing routing strategy	See text
Incoming routing strategy	Fair-queued
Action in mute state	Drop

发布-订阅模式

发布订阅模式适用于一个发布者向多个订阅者发布消息的场景。

ZMQ rfc/spec29

代码样例

https://gitee.com/toosimple-naive/zmq-learn/tree/dev/zmq/src/main/java/com/learn/zmq/pubsub

包含的stocket type

ZMQ.SUB, ZMQ.PUB, ZMQ.XSUB, ZMQ.XPUB

ZMQ_PUB

ZMQ_PUB 类型的socket用于发布者分发数据。消息会被发送给所有连接端点，该类型socket只能发送消息，不能接收消息。

ZMQ_PUB 类型的socket因为一个订阅者达到高水位标志而进入静音状态时，所有发送给那个出问题的订阅者的消息都会被丢弃，直到静音状态结束。
这种类型的socket的send方法永远不应该阻塞。

ZMQ_PUB 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_SUB, ZMQ_XSUB
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Send only
Incoming routing strategy	N/A
Outgoing routing strategy	Fan out
Action in mute state	Drop

ZMQ_SUB

ZMQ_SUB类型的socket用于向发布者订阅消息。Socket::subscribe方法进行订阅。

ZMQ_SUB 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_PUB, ZMQ_XPUB
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Receive only
Incoming routing strategy	Fair-queued
Outgoing routing strategy	N/A

ZMQ_XPUB

ZMQ_XPUB类型的socket和ZMQ_PUB类型的socket功能基本一致，除了可以消息方式接受订阅。一个订阅消息，以字节1（订阅）或者字节0（取消订阅）开头，后接订阅body。没有前缀的消息也会被接收，但是对订阅状态没有影响。

ZMQ_XPUB 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_SUB, ZMQ_XSUB
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Send messages, receive subscriptions
Incoming routing strategy	N/A
Outgoing routing strategy	Fan out
Action in mute state	Drop

ZMQ_XSUB

ZMQ_XSUB 类型的socket和ZMQ_SUB类型的socket功能基本一致，除了以发出消息的方式进行订阅。一个订阅消息，以字节1（订阅）或者字节0（取消订阅）开头，后接订阅body。没有前缀的消息也可以被发出，但是对订阅状态没有影响。

ZMQ_XSUB 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_PUB, ZMQ_XPUB
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Receive messages, send subscriptions
Incoming routing strategy	Fair-queued
Outgoing routing strategy	N/A
Action in mute state	Drop

管道模式

管道模式适用于向组织在一个管道中的所有节点发布数据的场景。管道的每一段都连接到至少一个节点，并且当有多个节点连接到同一个管道时，数据是以round-robin方式发送给这些节点的。

ZMQ rfc/spec30

代码样例

https://gitee.com/toosimple-naive/zmq-learn/tree/dev/zmq/src/main/java/com/learn/zmq/pipeline

包含的stocket type

ZMQ.PUSH, ZMQ.PULL

ZMQ_PUSH

ZMQ_PUSH 类型的socket用于从一个管道节点向下游管道节点发送消息。消息会以round-robin的方式发送给所有连接到该节点的下游节点。这种类型的socket不能接收消息，只能发送消息。

当ZMQ_PUSH 类型的socket因为所有下游节点达到高水位标志时，或者没有下游节点，而进入静音状态时，所有的发送操作都会阻塞，直到有下游节点可接收消息时。消息不会被丢弃。

ZMQ_PUSH 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_PULL
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Send only
Incoming routing strategy	N/A
Outgoing routing strategy	Round-robin
Action in mute state	Block

ZMQ_PULL

ZMQ_PULL类型的socket用于接收所有上游管道节点向下游管道节点发送的消息。消息会以fair-queue的方式被接收 。这种类型的socket只能接收消息，不能发送消息。

ZMQ_PULL 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_PUSH
Direction	Unidirectional
Send/receive pattern	Receive only
Incoming routing strategy	Fair-queued
Outgoing routing strategy	N/A
Action in mute state	Block

排他结对模式

排他结对模式适用于要实现精确的端到端连接的场景。

ZMQ rfc/spec31

代码样例

https://gitee.com/toosimple-naive/zmq-learn/tree/dev/zmq/src/main/java/com/learn/zmq/pair

包含的stocket type

ZMQ.PAIR

ZMQ_PAIR

ZMQ_PAIR类型的socket每次只能和一个ZMQ_PAIR类型的socket相连接。通过该类型的socket发送的消息，不会进行路由或过滤（因为没有必要）

当ZMQ_PAIR类型的socket因为和它相连接的端点达到高水位标志时，或者没有端点和它连接，而进入静音状态，所有发送操作都会阻塞，直到有可以接收的端点。消息不会被丢弃。

ZMQ_PAIR 特征
Compatible peer sockets	ZMQ_PAIR
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Unrestricted
Incoming routing strategy	N/A
Outgoing routing strategy	N/A
Action in mute state	Block

原生模式

原生模式适用于和TCP端点通信的场景，允许双向的异步请求和回复。

代码样例

https://gitee.com/toosimple-naive/zmq-learn/tree/dev/zmq/src/main/java/com/learn/zmq/stream

包含的stocket type

ZMQ.STREAM

ZMQ_STREAM

ZMQ_STREAM类型的socket一般用于和非zmq的端点进行交互。当使用tcp协议通信时，该类型的socket可以作为客户端或者服务端，异步发送或接收数据。

接收TCP数据时，ZMQ_STREAM类型的socket会补充一个包含源端点identity的消息，多个端点同时发送给该类型socket的消息被以fair-queue的方式接收。

发送TCP数据时，ZMQ_STREAM类型的socket会移除包含identity的消息，并利用这个identity确定消息发送的目标端点。

所以发送消息前必须先发一个identity frame ，跟着一个实际消息的frame。

断开连接需要先发送一个identity消息frame，跟着一个空消息frame。

ZMQ_STREAM类型的服务端点发送消息时必须使用ZMQ.SNDMORE标志，否则无法继续向其他连接端点发送消息。

ZMQ_STREAM 特征
Compatible peer sockets	none.
Direction	Bidirectional
Send/receive pattern	Unrestricted
Outgoing routing strategy	See text
Incoming routing strategy	Fair-queued
Action in mute state	EAGAIN