ZeroMQ(java)之负载均衡

我们在实际的应用中最常遇到的场景如下：

A向B发送请求，B向A返回结果。。。。

但是这种场景就会很容易变成这个样子：

很多A向B发送请求，所以B要不断的处理这些请求，所以就会很容易想到对B进行扩展，由多个B来处理这些请求，那么这里就出现了另外一个问题：

B对请求处理的速度可能不同，那么B之间他们的负载也是不同的，那么应该如何对请求进行分发就成了一个比较重要的问题。。。也就变成了负载均衡的问题了。。。

其实最好的负载均衡解决方案也很简单：

绝大多数的任务都是独立的，这里中间层可以将A发送过来的请求先缓存起来，然后B的行为就是主动的找中间层获取请求处理，然后返回，再获取。。。。也就是中间层只是做一个请求的缓存。。。由B自己来掌控合适来处理请求，也就是当B已经处理完了任务之后，自己去主动获取。。。而不是由中间层自己去主动分发。。。。

嗯，那么在ZeroMQ中应该如何实现这种模式呢，恩其实还挺简单的，如下图：

这里由两个Router来作为中间层，具体的数据流程如下：

（1）中间层启动，Worker连接Backend，向其发送Request请求（ready），这个时候中间层就能够知道哪一个worker现在是空闲的，将其保存起来（放到worker队列），可以处理请求

worker的执行流程就是send（发送ready）--->recv（获取请求），

（2）Client端向Fronted发送请求，中间层将请求缓存到一个任务队列

（3）中间层从任务队里里面取出一个任务，将其发送给worker队列中的一个worker，并将其从woker队列中移除

（4）worker处理完以后，发送执行结果，也就是send，中间层收到woker的数据 之后，将其发送给相应的client，然后在讲这个worker放到worker队列中，表示当前这个worker可用。。。。

好了，前面就基本上介绍了整个结构用ZeroMQ应该是怎么实现的，那么接下来就直接来上代码吧：

package balance;

import java.util.LinkedList;

import org.zeromq.ZFrame;
import org.zeromq.ZMQ;
import org.zeromq.ZMsg;

public class Balance {
	
	public static class Client {
		public void start() {
			new Thread(new Runnable(){

				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					ZMQ.Context context = ZMQ.context(1);
					ZMQ.Socket socket = context.socket(ZMQ.REQ);
					
					socket.connect("ipc://front");  //连接router，想起发送请求
					
					for (int i = 0; i < 1000; i++) {
						socket.send("hello".getBytes(), 0);  //发送hello请求
						String bb = new String(socket.recv());  //获取返回的数据
						System.out.println(bb);	
					}
					socket.close();
					context.term();
				}
				
			}).start();
		}
	}
	
	public static class Worker {
		public void start() {
			new Thread(new Runnable(){

				public void run() {
					// TODO Auto-generated method stub
					ZMQ.Context context = ZMQ.context(1);
					ZMQ.Socket socket = context.socket(ZMQ.REQ);
					
					socket.connect("ipc://back");  //连接，用于获取要处理的请求，并发送回去处理结果
					
					socket.send("ready".getBytes());  //发送ready，表示当前可用
					 
					while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
						ZMsg msg = ZMsg.recvMsg(socket);  //获取需要处理的请求，其实这里msg最外面的标志frame是router对分配给client的标志frame
						ZFrame request = msg.removeLast();   //最后一个frame其实保存的就是实际的请求数据，这里将其移除，待会用新的frame代替
						ZFrame frame = new ZFrame("hello fjs".getBytes());  
						msg.addLast(frame);  //将刚刚创建的frame放到msg的最后，worker将会收到
						msg.send(socket);  //将数据发送回去
						
					}
					socket.close();
					context.term();
				}
				
			}).start();
		}
	}
	
	public static class Middle {
		private LinkedList<ZFrame> workers;
		private LinkedList<ZMsg> requests;
		private ZMQ.Context context;
		private ZMQ.Poller poller;
		
		public Middle() {
			this.workers = new LinkedList<ZFrame>();
			this.requests = new LinkedList<ZMsg>();
			this.context = ZMQ.context(1);
			this.poller = new ZMQ.Poller(2);
		}
		
		public void start() {
			ZMQ.Socket fronted = this.context.socket(ZMQ.ROUTER);  //创建一个router，用于接收client发送过来的请求，以及向client发送处理结果
			ZMQ.Socket backend = this.context.socket(ZMQ.ROUTER);  //创建一个router，用于向后面的worker发送数据，然后接收处理的结果
			
			fronted.bind("ipc://front");  //监听，等待client的连接
			backend.bind("ipc://back");  //监听，等待worker连接
			
			//创建pollItem
			ZMQ.PollItem fitem = new ZMQ.PollItem(fronted, ZMQ.Poller.POLLIN);  
			ZMQ.PollItem bitem = new ZMQ.PollItem(backend, ZMQ.Poller.POLLIN);
			
			this.poller.register(fitem);  //注册pollItem
			this.poller.register(bitem);
			
			
			while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
				this.poller.poll();
				if (fitem.isReadable()) {  //表示前面有请求发过来了
					ZMsg msg = ZMsg.recvMsg(fitem.getSocket());  //获取client发送过来的请求，这里router会在实际请求上面套一个连接的标志frame
					this.requests.addLast(msg);   //将其挂到请求队列
				}
				if (bitem.isReadable()) {  //这里表示worker发送数据过来了
					ZMsg msg = ZMsg.recvMsg(bitem.getSocket());  //获取msg，这里也会在实际发送的数据前面包装一个连接的标志frame
					//这里需要注意，这里返回的是最外面的那个frame，另外它还会将后面的接着的空的标志frame都去掉
					ZFrame workerID = msg.unwrap();  //把外面那层包装取下来，也就是router对连接的标志frame
					this.workers.addLast(workerID);  //将当前的worker的标志frame放到worker队列里面，表示这个worker可以用了
					ZFrame readyOrAddress = msg.getFirst(); //这里获取标志frame后面的数据，如果worker刚刚启动，那么应该是发送过来的ready，
					
					
					if (new String(readyOrAddress.getData()).equals("ready")) {  //表示是worker刚刚启动，发过来的ready
						msg.destroy();
					} else {
						msg.send(fronted);  //表示是worker处理完的返回结果，那么返回给客户端
					}
				}
				
				while (this.workers.size() > 0 && this.requests.size() > 0) {
					ZMsg request = this.requests.removeFirst();
					ZFrame worker = this.workers.removeFirst();
					
					request.wrap(worker);  //在request前面包装一层，把可以用的worker的标志frame包装上，这样router就会发给相应的worker的连接
					request.send(backend);  //将这个包装过的消息发送出去
				}
				
			}
			fronted.close();
			backend.close();
			this.context.term();
		}
	}
	
	
	public static void main(String args[]) {
		Worker worker = new Worker();
		worker.start();
		Client client = new Client();
		client.start();
		Middle middle = new Middle();
		middle.start();
		
	}
}

其实根据前面已经提出来的实现原理来编写代码还是比较顺利的，中途也没有遇到什么问题。。。不过要理解这部分要比较了解ZeroMQ的数据格式才行