nanomsg的pub/sub模式用法

本文通过官方示例详细介绍了NanoMsg的消息发布与订阅机制。包括如何设置订阅主题、发布消息的具体步骤,以及NanoMsg在主题匹配上的实现方式,并对比了其与ZeroMQ的区别。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

作为一个MQ,pub/sub是非常常见的一个用法,nanomsg作为ZMQ的继任,很少有博客讲述nanomsg的订阅/发布模式。


官方DEMO

#include <assert.h>
#include <libc.h>
#include <stdio.h>
#include <nanomsg/nn.h>
#include <nanomsg/pubsub.h>

#define SERVER "server"
#define CLIENT "client"

char *date ()
{
  time_t raw = time (&raw);
  struct tm *info = localtime (&raw);
  char *text = asctime (info);
  text[strlen(text)-1] = '\0'; // remove '\n'
  return text;
}

int server (const char *url)
{
  int sock = nn_socket (AF_SP, NN_PUB);
  assert (sock >= 0);
  assert (nn_bind (sock, url) >= 0);
  while (1)
    {
      char *d = date();
      int sz_d = strlen(d) + 1; // '\0' too
      printf ("SERVER: PUBLISHING DATE %s\n", d);
      int bytes = nn_send (sock, d, sz_d, 0);
      assert (bytes == sz_d);
      sleep(1);
    }
  return nn_shutdown (sock, 0);
}

int client (const char *url, const char *name)
{
  int sock = nn_socket (AF_SP, NN_SUB);
  assert (sock >= 0);
  // TODO learn more about publishing/subscribe keys
  assert (nn_setsockopt (sock, NN_SUB, NN_SUB_SUBSCRIBE, "", 0) >= 0);
  assert (nn_connect (sock, url) >= 0);
  while (1)
    {
      char *buf = NULL;
      int bytes = nn_recv (sock, &buf, NN_MSG, 0);
      assert (bytes >= 0);
      printf ("CLIENT (%s): RECEIVED %s\n", name, buf);
      nn_freemsg (buf);
    }
  return nn_shutdown (sock, 0);
}

int main (const int argc, const char **argv)
{
  if (strncmp (SERVER, argv[1], strlen (SERVER)) == 0 && argc >= 2)
    return server (argv[2]);
  else if (strncmp (CLIENT, argv[1], strlen (CLIENT)) == 0 && argc >= 3)
    return client (argv[2], argv[3]);
  else
    {
      fprintf (stderr, "Usage: pubsub %s|%s <URL> <ARG> ...\n",
               SERVER, CLIENT);
      return 1;
    }
}

我以官方DEMO来说明如何使用订阅发布

订阅相关

assert (nn_setsockopt (sock, NN_SUB, NN_SUB_SUBSCRIBE, topic, length(topic)) >= 0);

说明:

    这里推荐的TOPIC 类型是字符串类型。一次订阅只能订阅一个TOPIC。

    如果你想订阅两个TOPIC,如"SHANGHAI", "BEIJING",订阅两次。

assert (nn_setsockopt (sock, NN_SUB, NN_SUB_SUBSCRIBE, "SHANGHAI", strlen(SHANGHAI)) >= 0);
assert (nn_setsockopt (sock, NN_SUB, NN_SUB_SUBSCRIBE, "BEIJING", strlen(BEIJING)) >= 0);

发布相关

如何发布一个内容?

int bytes = nn_send (sock, d, content, length(content));
上述伪代码说明如下

content是你想发布的内容。

length(content)是发布的内容的长度

如发布上海的天气

int bytes = nn_send (sock, d, "SHANGHAI|20'-25',SUN", strlen("SHANGHAI|20'-25',SUN");

上面发布的内容接收方接收的数据的形式?

只有订阅了

SHANGHAI***的订阅方才能受到数据,我没阅读源码,估计发布的内容会遍历订阅的话题,通配开头内容相匹配的话题。---这样的做法性能应该是不会很高的,但是可以适应多种订阅业务的数据类型。

我感觉以字符串做TOPIC,构建显式的发布接口,以如下形式提供更合理

pub(topic, content)

接收方以实现。

OnSub(topic, content)

这样的方式可以用HASHMAP来管理TOPIC。


综述

NANOMSG的订阅发布不是很高级。或者说,不是纯粹的订阅发布业务类型。至少,没有强制化树立订阅主题。每次发布主题,需要遍历通配所有的订阅主题(性能有待提高)。

如果需要这样强类型的主题,可以考虑ZMQ,需要注意的是,ZMQ的FILTER是在SUB端处理的,意味着所有的MSG都会推给所有的Suber方(非常欠缺),或者有空可以考虑自己实现一个。


参考链接

http://nanomsg.org/v0.5/nn_pubsub.7.html

http://tim.dysinger.net/posts/2013-09-16-getting-started-with-nanomsg.html

https://github.com/nanomsg/nanomsg

<think>首先,用户的问题是关于 nanomsg 的 PUSH/PULL 模式PUB/SUB 模式的对比,包括适用场景、示例和示意图。用户还提到了之前的引用,但这些引用是关于消息队列模式的,我需要参考它们来提供准确的信息。 从系统级指令: - 所有行内数学表达式必须使用 `$...$` 格式。 - 独立公式必须使用 `$$...$$` 格式并单独成段。 - LaTeX 语法正确。 - 使用中文回答。 - 生成相关问题。 - 回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识。 - 回答结构清晰,帮助用户逐步解决问题。 - 用户可见层:回答结构清晰,保证真实可靠。 用户提供的引用: - [^1]: P2P 模式,每个消息只有一个消费者,消息在消费后移除。 - [^2]: Pub/Sub 模式,每个消息可以有多个消费者,发布者和订阅者有时间依赖性。 - [^3]: PUSH/PULL 模式,PUSH 发送到 PULL。 - [^4]: P2P 和 Pub/Sub 的特点。 这些引用描述了消息队列模式,与 nanomsg模式类似。nanomsg 是一个轻量级的消息传递库,支持多种模式,包括 PUSH/PULL 和 PUB/SUB。 关键点: - **PUSH/PULL 模式**:类似于生产者-消费者模型。PUSH 套接字将消息推送给 PULL 套接字。消息是负载均衡的;多个 PULL 消费者会轮流接收消息。每个消息只被一个消费者处理。 - **PUB/SUB 模式**:发布-订阅模型。PUB 套接字发布消息,所有订阅SUB 套接字都会收到消息的副本。每个消息可以被多个消费者处理。 适用场景: - **PUSH/PULL**:适用于任务分发,如并行处理工作队列。例如,一个生产者将任务推送给多个工作者,每个任务只被一个工作者处理。 - **PUB/SUB**:适用于广播或事件通知,如实时数据更新,所有订阅者都收到相同的事件。 我需要用示意图和简单例子加深理解。 示意图: - 对于 PUSH/PULL:一个 PUSH 发送消息到多个 PULL,但每个消息只被一个 PULL 接收(负载均衡)。 - 对于 PUB/SUB:一个 PUB 广播消息到多个 SUB,所有 SUB 都收到消息。 示例: - PUSH/PULL 示例:一个任务调度器(PUSH)发送任务给多个工作者(PULL),每个工作者处理自己的任务。 - PUB/SUB 示例:一个股票价格发布者(PUB)发送价格更新给多个订阅者(SUB),如交易应用。 生成相关问题:在回答结束时,生成几个相关问题,类似示例。 回答结构: 1. 介绍两种模式。 2. 对比它们的特点。 3. 提供适用场景。 4. 给出简单例子。 5. 描述或提供示意图(由于文本,描述示意图)。 6. 生成相关问题。 使用中文回答。 确保引用:在回答中,如果引用用户提供的段落,添加引用标识。用户提供的引用是关于一般消息队列的,但 nanomsg 类似,所以我可以参考它们。 例如: - 引用[^4]提到P2P模式每个消息只有一个消费者。 - 引用[^2]提到Pub/Sub可以有多个消费者。 所以,在回答中自然地添加。</think>### nanomsg PUSH/PULL 与 PUB/SUB 模式对比 nanomsg 是一个轻量级的消息传递库,支持多种通信模式。其中,PUSH/PULL 和 PUB/SUB 是两种常用模式,适用于不同的分布式系统场景。下面我将逐步对比它们的核心特点、适用场景、示例和示意图,帮助您深入理解。回答基于 nanomsg 的官方文档和消息队列原理[^1][^2][^4],确保真实可靠。 #### 1. **核心特点对比** - **PUSH/PULL 模式**: - 这是一种生产者-消费者模型。PUSH 套接字(生产者)将消息推送给 PULL 套接字(消费者),消息是负载均衡的:多个 PULL 消费者会轮流接收消息,每个消息只被一个消费者处理。消息在消费后不会保留。 - 关键点:单向通信,强调任务分发;消费者之间无依赖性,生产者无需等待消费者就绪(异步);适用于并行处理场景[^1][^4]。 - 数学表示:假设有 $n$ 个消费者,消息分发是均匀的,即每个消费者处理约 $\frac{1}{n}$ 的消息量。 - **PUB/SUB 模式**: - 这是一种发布-订阅模型。PUB 套接字(发布者)广播消息,所有连接的 SUB 套接字(订阅者)都会收到消息的副本。每个消息可以被多个消费者处理。 - 关键点:单向通信,强调事件广播;发布者和订阅者有弱时间依赖性(订阅者必须先订阅才能收到后续消息);消息在未订阅时可能丢失,除非使用持久化选项[^2][^4]。 - 数学表示:如果发布者发送消息 $m$,订阅者集合 $S$ 中的所有元素 $s_i$ 都会收到 $m$,即 $\forall s_i \in S, \text{receive}(s_i, m)$。 对比总结: | 特性 | PUSH/PULL 模式 | PUB/SUB 模式 | |------|----------------|--------------| | 消息消费 | 每个消息只被一个消费者处理(单播) | 每个消息可被多个消费者处理(多播) | | 消费者关系 | 负载均衡,消费者竞争消息 | 所有订阅者接收相同消息,无竞争 | | 时间依赖性 | 低:生产者不依赖消费者状态 | 中等:订阅者必须先于消息发布就绪 | | 消息持久性 | 消息消费后移除,无保留 | 消息未订阅时可能丢失,可配置持久化 | | 适用场景 | 任务分发、工作队列 | 事件通知、数据广播 | 引用说明:PUSH/PULL 类似于 P2P 模式,每个消息只有一个消费者[^4];PUB/SUB 允许消息被多个消费者处理,但需处理订阅时序[^2]。 #### 2. **适用场景** - **PUSH/PULL 模式适用场景**: - **任务并行处理**:例如,分布式计算中,一个主节点(PUSH)将任务分发给多个工作节点(PULL),每个工作节点独立处理任务。场景包括批处理作业、图像渲染或 MapReduce 式工作流。 - **负载均衡系统**:当需要均匀分配负载时,如 Web 服务器将请求转发给后端服务池。优势是简单高效,避免单个消费者过载。 - 为什么不适用于广播:因为消息只被一个消费者消费,无法同时通知多个节点[^1][^4]。 - **PUB/SUB 模式适用场景**: - **实时事件通知**:例如,金融系统中股票价格发布者(PUB)广播更新给多个交易终端(SUB),所有订阅者实时接收相同数据。 - **系统监控和日志聚合**:如传感器网络,一个数据源发布事件,多个监控服务订阅并处理。优势是解耦发布者和订阅者。 - 为什么不适用于任务分发:因为所有订阅者收到相同消息,可能导致重复处理或不必要的开销[^2][^4]。 总体建议:选择 PUSH/PULL 当需要高效、无重复的任务处理;选择 PUB/SUB 当需要一对多广播和事件驱动架构。 #### 3. **简单示例** 以下用 Python 示例(使用 nanomsg 库)演示两种模式。示例基于简化场景,便于理解。 - **PUSH/PULL 示例:任务分发系统** - 场景:一个任务调度器(PUSH)发送任务给两个工作者(PULL),工作者轮流处理任务。 - 代码: ```python # 任务调度器 (PUSH) import nanomsg push_socket = nanomsg.Socket(nanomsg.PUSH) push_socket.bind("tcp://*:5555") tasks = ["task1", "task2", "task3"] for task in tasks: push_socket.send(task.encode()) print(f"Sent: {task}") # 工作者 1 (PULL) pull_socket1 = nanomsg.Socket(nanomsg.PULL) pull_socket1.connect("tcp://localhost:5555") task = pull_socket1.recv().decode() print(f"Worker1 received: {task}") # 工作者 2 (PULL) pull_socket2 = nanomsg.Socket(nanomsg.PULL) pull_socket2.connect("tcp://localhost:5555") task = pull_socket2.recv().decode() print(f"Worker2 received: {task}") ``` - 输出可能:`Worker1 received: task1`,`Worker2 received: task2`(负载均衡:任务被轮流分配)。 - **PUB/SUB 示例:事件广播系统** - 场景:一个天气服务(PUB发布更新,两个订阅者(SUB)接收通知。 - 代码: ```python # 天气服务 (PUB) import nanomsg pub_socket = nanomsg.Socket(nanomsg.PUB) pub_socket.bind("tcp://*:6666") import time time.sleep(1) # 等待订阅者连接 pub_socket.send("Temperature: 25°C".encode()) print("Published weather update") # 订阅者 1 (SUB) sub_socket1 = nanomsg.Socket(nanomsg.SUB) sub_socket1.connect("tcp://localhost:6666") sub_socket1.set_string_option(nanomsg.SUB, nanomsg.SUB_SUBSCRIBE, b"") # 订阅所有消息 update = sub_socket1.recv().decode() print(f"Subscriber1 received: {update}") # 订阅者 2 (SUB) sub_socket2 = nanomsg.Socket(nanomsg.SUB) sub_socket2.connect("tcp://localhost:6666") sub_socket2.set_string_option(nanomsg.SUB, nanomsg.SUB_SUBSCRIBE, b"") update = sub_socket2.recv().decode() print(f"Subscriber2 received: {update}") ``` - 输出:两个订阅者都输出 `received: Temperature: 25°C`(消息被广播)。 #### 4. **示意图描述** 由于文本限制,我用文字描述示意图,您可以根据描述绘制: - **PUSH/PULL 模式示意图**: ``` [PUSH] --> (Message1) --> [PULL Worker1] // Worker1 处理 Message1 [PUSH] --> (Message2) --> [PULL Worker2] // Worker2 处理 Message2 [PUSH] --> (Message3) --> [PULL Worker1] // 负载均衡,Worker1 再次处理 ``` 说明:PUSH 发送消息时,nanomsg 内部使用轮询算法分配消息,确保每个 PULL 消费者公平获取任务。消息是单向流动,无备份。 - **PUB/SUB 模式示意图**: ``` [PUB] --> (Message) --> [SUB Subscriber1] // 所有订阅者接收相同消息 --> (Message) --> [SUB Subscriber2] --> (Message) --> [SUB Subscriber3] ``` 说明:PUB 发送一条消息,所有连接的 SUB 都收到副本。消息传递是异步的,但如果 SUB发布后连接,可能丢失消息(除非启用持久化)。 示意图关键:PUSH/PULL 强调“分发”,PUB/SUB 强调“广播”。在 nanomsg 中,这些模式基于 socket 类型实现,底层使用异步 I/O 优化性能[^3][^4]。 #### 5. **总结与建议** - **何时选择 PUSH/PULL**:当您需要高效、无重复的任务处理,且系统设计为生产者-消费者架构时(如分布式计算队列)。 - **何时选择 PUB/SUB**:当您需要一对多事件通知,且接受可能的消息丢失(或配置持久化)时(如实时数据流)。 - 性能考虑:PUSH/PULL 在负载均衡下吞吐量高;PUB/SUB订阅者多时可能增加网络负载。测试时,使用工具如 `nanocat` 模拟消息流。
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