使用Zeromq和protobuf实现的socket通信

本文介绍使用ZeroMQ(下文简称ZMQ),结合protobuf序列化实现客户端和服务端的通信。在之前的一篇文章中(http://blog.csdn.net/cjf_wei/article/details/52894560)介绍了Google的protobuf序列化的使用，以及结合unix环境的socket编程实现简单的客户端到服务端的通信。在接触了zmq之后，尝试使用这个“极速消息通信库”来重构之前的实现。
ZMQ是iMatix开发的以消息为导向的开源中间件库，它类似于Berkeley套接字，它支持多种传输协议，它小巧、简单，但速度足够快，可以用作一个并发框架。它支持多种模式的传输，不管是客户端到服务端的1:1关系，还是M:N关系，亦或是订阅/发布它都能轻松应对。本文使用客户端到服务端的1:1的应答模式。

Zmq应答模式的基本使用
使用ZMQ进行通信，首先要创建一个上下文环境，然后使用它创建套接字。

void *context = zmq_ctx_new();//创建上下文

客户端和服务端使用的socket类型并不一样。

void *requester = zmq_socket(context, ZMQ_REQ); //for client
void *responder = zmq_socket(context, ZMQ_REP); //for server

随后服务端将socket绑定到一个周知的地址和端口

zmq_bind(responder,"tcp://*:5555");

而客户端则要尝试连接到服务端提供的地址

zmq_connect(requester,"tcp://localhost:5555");

要把数据写入消息需要使用zmq_msg_init_size()来初始化消息，而读取消息由于未知消息的长度只能使用zmq_msg_init()来创建一个空的消息。
消息初始化后，发送消息使用zmq_send_send(),接收消息则使用zmq_msg_recv();
访问消息可以使用zmq_msg_data(),要想知道消息的大小可以使用zmq_msg_size();

最后需要关闭套接字，并销毁上下文。

zmq_close(&requester);    //关闭套接字
zmq_ctx_destroy(context); //销毁上下文

protobuf的使用请参考(http://blog.csdn.net/cjf_wei/article/details/52894560),在此不再赘述。

代码实现

• 客户端

//for client
#include <iostream>
#include <string>
//for protobuf
#include "Test.pb.h" 
//for zmq
#include <zmq.h>

using namespace std;
using namespace Test::protobuf ;

const int BUFFSIZE = 128;

int main()
{
    //socket通信所需的上下文环境
    void *context = zmq_ctx_new();
    //根据context建立的socket的链接，客户端使用ZMQ_REQ套接字
    void *requester = zmq_socket(context, ZMQ_REQ);
    if( -1 == zmq_connect(requester,"tcp://localhost:5555"))
    {
        cout<<"Connect to server failed..."<<endl;
        zmq_ctx_destroy(context);
        return -1;
    }
    cout<<"Connect to server success..."<<endl;

    HeartInfo myprotobuf;
    while(1)
    {
        myprotobuf.set_type("client");
        myprotobuf.set_ip("192.168.1.100");
        myprotobuf.set_port(5555);

        char buff[BUFFSIZE];
        myprotobuf.SerializeToArray(buff,BUFFSIZE);

        //客户端发送请求
        int len = strlen(buff);
        zmq_msg_t req;
        if(0 != zmq_msg_init_size(&req,len))
        {
            cout<<"zmq_msg_init failed..."<<endl;
            break;
        }
        memcpy(zmq_msg_data(&req),buff,len);
        if(len != zmq_msg_send(&req,requester,0))
        {
            zmq_msg_close(&req);
            cout<<"send faliled..."<<endl;
            break;
        }
        //成功发送后，在控制台打印发送消息的内容
        cout<<"Type:"<<myprotobuf.type()<<"\t"
            <<"IP:"<<myprotobuf.ip()<<"\t"
            <<"Port:"<<myprotobuf.port()<<"\n";
        zmq_msg_close(&req);

        //清空发送缓存
        memset(buff,0,BUFFSIZE*sizeof(char));

        //客户端接收来自服务端的相应
        zmq_msg_t reply;
        zmq_msg_init(&reply);
        int size = zmq_msg_recv(&reply,requester,0);
        memcpy(buff,zmq_msg_data(&reply),size);
        HeartInfo receive;
        receive.ParseFromArray(buff,BUFFSIZE);
        cout<<"Type:"<<receive.type()<<"\t"
            <<"IP:"<<receive.ip()<<"\t"
            <<"Port:"<<receive.port()<<"\n";
        zmq_msg_close(&reply);
    }
    zmq_close(&requester);
    zmq_ctx_destroy(context);
    return 0;
}

• 服务端

#include <iostream>
#include <string>
//for protobuf
#include "Test.pb.h" 
//for zmq
#include <zmq.h>

using namespace std;
using namespace Test::protobuf ;

const int BUFFSIZE = 128;

int main()
{
    //socket通信所需的上下文环境
    void *context = zmq_ctx_new();
    //根据context建立的socket的链接，服务端使用ZMQ_REP套接字
    void *responder = zmq_socket(context, ZMQ_REP);
    if( -1 == zmq_bind(responder,"tcp://*:5555"))
    {
        cout<<"bind socket to server failed..."<<endl;
        return -1;
    }

    HeartInfo myprotobuf;
    while(1)
    {
        char buff[BUFFSIZE];
        //接收客户端请求
        zmq_msg_t request;
        zmq_msg_init(&request);
        int size = zmq_msg_recv(&request,responder,0);
        memcpy(buff,zmq_msg_data(&request),size);
        HeartInfo receive;
        receive.ParseFromArray(buff,BUFFSIZE);
        cout<<"Type:"<<receive.type()<<"\t"
            <<"IP:"<<receive.ip()<<"\t"
            <<"Port:"<<receive.port()<<"\n";
        zmq_msg_close(&request);

        //清空接收缓存
        memset(buff,0,BUFFSIZE*sizeof(char));
        sleep(2);

        myprotobuf.set_type("server");
        myprotobuf.set_ip("192.168.1.100");
        myprotobuf.set_port(5555);
        myprotobuf.SerializeToArray(buff,BUFFSIZE);

        //服务端发送响应
        int len = strlen(buff);
        zmq_msg_t reply;
        if(0 != zmq_msg_init_size(&reply,len))
        {
            cout<<"zmq_msg_init failed..."<<endl;
            break;
        }
        memcpy(zmq_msg_data(&reply),buff,len);
        if(len != zmq_msg_send(&reply,responder,0))
        {
            zmq_msg_close(&reply);
            cout<<"send faliled..."<<endl;
            break;
        }
        //成功发送后，在控制台打印发送消息的内容
        cout<<"Type:"<<myprotobuf.type()<<"\t"
            <<"IP:"<<myprotobuf.ip()<<"\t"
            <<"Port:"<<myprotobuf.port()<<"\n";
        zmq_msg_close(&reply);
    }
    zmq_close(&responder);
    zmq_ctx_destroy(context);
    return 0;
}

在本文中使用的是protobuf来序列化要传输的内容，当然直接传输字符串也是可以的，但是
需要注意的是“除了字节大小外，zmq对你发送的数据一无所知”。这意味着在C/C++中，传输的字符串是否以’\0’结尾，你要自己决定并负责安全的处理。

1.《ZeroMQ云时代极速消息通信库》.电子工业出版社,2015.
2. 使用protobuf和socket实现服务器间消息的传递.http://blog.csdn.net/cjf_wei/article/details/52894560