三分钟读懂ZeroMQ

为什么需要ZeroMQ

ZeroMQ可以分开来看Zero MQ，MQ就是Message Queue消息队列。Zero是零，它代表零中间件（None-Broker）、零延迟，同时，它又有了新的含义：零管理、零成本、零浪费。总的来说，零表示最小、最简，这是贯穿于该项目的哲理。致力于减少复杂程度，提高易用性。
消息队列有四个典型应用场景：

1. 异步处理：任务并行，减少响应时间
2. 应用解耦：无上下文，无状态，只通过消息通信
3. 流量削锋：流量过大或暴增时，像个漏斗一样做缓冲
4. 消息通讯：需要广播消息

与其它消息队列ActiveMQ, RabbitMQ, RocketMQ, NATS, NSQ, Kafka等相比，它的特点是：

• 无需中间代理（brokerless)，如果需要也可以通过ZeroMQ自建一个broker。
• 高性能，吞吐上比其它高一个数量级
• 无消息持久化，进程关了消息会丢失
• 跨语言，跨平台
• 可单独部署，也可集成到应用中
• 可作为Socket通信库使用

什么是ZeroMQ

它不是一个中间件，而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。并且提供了多种应用模式。如，“请求/响应”，“发布/订阅”，“负载均衡”，“共享队列”，“服务的动态发现”等。

高性能的原因

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。

使用的协议

inproc（进程内）、ipc（进程间）、tcp、pgm（广播）、epgm（广播）
ZeroMQ支持四个层次的通信：进程内，跨进程，跨节点，跨网络。在节点和网络层需要指定IP地址或域名，如：

backend.Bind("tcp://10.1.1.0:8100")

线程和进程通信，可以自定义，如：

workers.Bind("inproc://workers")

使用的模式

内置的四种消息模式：

• Request-reply：请求-响应，其实就是RPC
• Pub-sub：发布-订阅，用于内容分发
• Pipeline：管道，用于扇入扇出，并发任务的分发与收集
• Exclusive pair：两个套接字的一对一连接，用于线程间通信。

ZeroMQ的套接字类型

• REQ/REP: 请求响应

• PUSH/PULL: push是发送，pull是接收。PUSH会将消息分发给所有连接，分担任务，达到负载均衡。

• PAIR：一对一的，用于线程间通信

• DEALER/ROUTER: 分发与路由，主要用于共享队列。请求响应的路由与分发

• PUB/SUB: 发布订阅，消息发给所有感兴趣的连接

• XPUB/XSUB：主要用于服务的动态发现。XSUB and XPUB are exactly like SUB and PUB except they expose subscriptions as special messages.

• STREAM:

使用场景

• rpc: 远程过程调用，使用REQ/REP类型套接字，一问一答。
  
• 消息分发：使用PUB/SUB类型套接字。
  
• 中间件/代理：转发消息，用于拓展网络和规模。
  
• 负载均衡：使用PUSH/PULL套接字，消息分发到不同的worker
  
• 服务动态发现
  
• 共享队列：使用DEALER/ROUTER套接字。