php ZeroMQ 的使用

一、ZeroMQ简介

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”。现在还未看到它们的成功。但是，它无疑是极具前景的、并且是人们更加需要的“传统”BSD 套接字之上的一层封装。ZMQ 让编写高性能网络应用程序极为简单和有趣。

与 RabbitMQ 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。

它是个类似于Socket的一系列接口，它跟Socket的区别是：普通的Socket是端到端的(1:1的关系)，而ZMQ却是可以(N:M 的关系)，人们对BSD套接字的了解较多的是点对点的连接，点对点连接需要显式地建立连接、销毁连接、选择协议（TCP/UDP）和处理错误等，而ZMQ屏蔽了这些细节，让你的网络编程更为简单。ZMQ用于node与node间的通信，node可以是主机或者是进程。

二、ZMQ三种基本模型

1、Request-Reply
2、Publisher-Subscriber
3、Parallel Pipeline

三、Request-Reply模型(请求与应答模式)

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客户端和服务端都可以是 1:N 的模型。通常把 1 认为是服务端，N 认为是客户端。ZMQ可以很好的支持路由功能(实现路由功能的组件叫作 Device)，把 1:N 扩展为N:M(只需要加入若干路由节点)。

server.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

//创建一个ZMQ响应套接字
$rep = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_REP);

//绑定端口
$rep->bind("tcp://127.0.0.1:6666");

while(true) {
    //循环处理消息

    //获取消息
    $req = $rep->recv();
    echo "Received Message: {$req} \r\n";

    sleep(1);
    
    //向客户端发送消息
    $rep->send('World');
}

client.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

//创建一个ZMQ请求套接字
$req = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_REQ);

//连接到端口
$req->connect("tcp://127.0.0.1:6666");

for($ix = 0; $ix < 5; ++$ix) {
    //发送请求
    $req->send('Hello');

    $reply = $req->recv();

    echo "Received Reply: {$reply} \r\n";
}

需要注意如下几点：

1、服务端和客户端无论谁先启动，效果是相同的，这点不同于 Socket。

2、在服务端收到信息以前，程序是阻塞的，会一直等待客户端连接上来。

3、服务端收到信息以后，会send一个"World"给客户端。

   值得注意的是一定是client连接上来以后，
   send 消息给 Server，然后 Server 再 recv 然后响应 client，这种一问一答式的。
   如果 Server 先 send，client 先 recv 是会报错的。

4、ZMQ通信通信单元是消息，他除了知道 Bytes 的大小，他并不关心的消息格式。
   因此，你可以使用任何你觉得好用的数据格式。Xml、Protocol Buffers、Thrift、json等。

5、虽然可以使用 ZMQ 实现 HTTP 协议，但是，这绝不是它所擅长的。

四、Publish-subscribe模型(发布与订阅模式)

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server.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

//创建一个ZMQ发布套接字
$pub = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_PUB);

//绑定端口
$pub->bind("tcp://127.0.0.1:7777");

while(true) {
    $typeArr = array('A','B','C','D');
    $tmp = mt_rand(0,3);
    $type = $typeArr[$tmp];
    $num = mt_rand(1,9999);

    $update = sprintf('%s %04d',$type,$num);

    echo "Send Message: {$update} \r\n";

    sleep(1);
    
    //向客户端发送消息
    $pub->send($update);
}

client.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

//创建一个ZMQ订阅套接字
$sub = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_SUB);

//连接到端口
$sub->connect("tcp://127.0.0.1:7777");

$filter = 'B';
//设置消息过滤器，只接收类型为'B'的消息
$sub->setSockOpt(ZMQ::SOCKOPT_SUBSCRIBE,$filter);

for($ix = 0; $ix < 50; ++$ix) {
    $update = $sub->recv();
    sscanf($update,'%s %d',$num);

    echo "type: {$type} num: {$num} \r\n";
}

上述代码表示，Pub端不断的发送类型在(A,B,C,D)中的随机数$num，而Sub端通过设置消息过滤，只接收类型为B的消息，接收50次后就退出。

注意点如下：

1、与Hello World不同的是，Socket的类型变成SOCKET_PUB和SOCKET_SUB类型。

2、客户端需要$sub->setSockOpt(ZMQ::SOCKOPT_SUBSCRIBE,$filter);
   设置一个过滤值，相当于设定一个订阅频道，否则什么信息也收不到。

3、服务器端一直不断的广播中，如果中途有 Sub 端退出，并不影响他继续的广播，
   当 Sub 再连接上来的时候，收到的就是后来发送的新的信息了。
   这对比较晚加入的，或者是中途离开的订阅者，必然会丢失掉一部分信息，这是这个模式的一个问题。

4、但是，如果 Pub 中途离开，所有的 Sub 会阻塞住，等待 Pub 再上线的时候，会继续接受信息。

五、Parallel Pipeline(并行管道模式)

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send.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

//创建一个ZMQ分发套接字
$sed = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_PUSH);

//绑定端口
$sed->bind("tcp://127.0.0.1:8881");

//统计从0到1000000累加数
$num = 1000000;
//分50步
$step = 50;
//每步大小
$size = $num / $step;
//开始大小
$start = 0;
//结束大小
$end = 0;

//将任务分发给worker节点
for($ix = 1; $ix <= $step; ++$ix) {
    $end = $start + $size;

    $data = sprintf('%d %d',$start,$end);
    echo "start: {$start} end: {$end} \r\n";
    $sed->send($data);
    $start = $end;
}

worker.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

$rev = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_PULL);
$rev->connect("tcp://127.0.0.1:8881");

$sed = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_PUSH);
$sed->connect("tcp://127.0.0.1:8882");

while(true) {

    //获取分发过来的数据
    $data = $rev->recv();
    sscanf($data,'%d %d',$end);

    //计算累加和
    $total = 0;
    for($ix = $start; $ix < $end; ++$ix) {
        $total += $ix;
    }

    echo "worker start: {$start} end: {$end} total: {$total} \r\n";
    //把计算的结果发送给result
    $sed->send($total);
}

result.php代码如下：

<?php
//创建一个新的套接字上下文
$context = new ZMQContext();

$rev = new ZMQSocket($context,ZMQ::SOCKET_PULL);

$rev->bind("tcp://127.0.0.1:8882");

$step = 50;

$total = 0;
for($ix = 1; $ix <= $step; ++$ix) {

    //接收worker计算后的结果
    $result = $rev->recv();
　　//累加结果
    $total += $result;
}
//输出最后的计算结果
echo "result: {$total} \r\n";

send.php通过把累加任务分发给50个worker节点计算，然后worker节点计算完成后，把结果发送给result.php进行统一的汇总。

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