浅析Python用zmq进行通信的3大模式？
大家好，我是李慢慢。
自动驾驶仿真工程师，有很大一部分工作都是在对接信号。比如把仿真世界的信号发送给算法，也比如把规控算法输出的驾驶指令传递给仿真车辆。这其中信号的传递的是个很讲究的事情，延时性、同步性、实时性和这个信号传递的过程紧密相关。关于通过网络传输信号，此前我一直以为除了用TCP/UDP通信技术外别无他法，直到最近又新接触了一种信号传输方法，就是zmq。然后我就私下试验了下，感觉效果非常好，用起来也比TCP/UDP连接简单，也更自由。在这里简单记录下。
1、zmq简介
ZMQ看起来像是一个嵌入式网络连接库，但实际上是一个并发框架。框架提供的套接字可以满足在多种协议之间传输原子信息，如线程间、进程间、TCP、广播等。可以使用ZMQ构建多对多的连接方式，如扇出、发布-订阅、任务分发、请求-应答等。ZMQ的高速使得它能胜任分布式应用。它的异步I/O机制让你能够构建多核应用程序，完成异步消息处理任务。ZMQ有着多语言支持，并能在几乎所有的操作系统上运行。
2、zmq模块的下载及使用
python中要使用zmq模块，方法非常简单，只需要pip安装一下即可。
pip install pyzmq安装完后，在命令行输入python回车，测试下能否import zmq成功即可。
接下来，针对zmq提供的三种模式进行信号收发测试。
3、请求-应答模式：Request-Reply
准备以下两段代码。
server.py
import zmqcontext = zmq.Context()socket = context.socket(zmq.REP)socket.bind("tcp://*:5555")while True:message = socket.recv()print("message got:", message.decode("utf-8"))socket.send_string("server response!")
client.py
import zmqcontext = zmq.Context()socket = context.socket(zmq.REQ)socket.connect("tcp://localhost:5555")while(True):data = input("input your data:")if data == 'q':breakelse:socket.send_string(data)response = socket.recv()print("response:", response.decode("utf-8"))
然后打开两个命令行终端，分别运行server.py和client.py，就能在客户端开始输入，与服务器开始聊天了。
这种模式下，不管是服务器端还是客户端，收和发都必须有，否则会报错。另外，如果服务器端断掉，则客户端也会无法继续发送，等服务器端恢复运行后，才能继续在客户端发送消息。
应用场合：
个人感觉，这种模式很像是应用到bilibili视频上的弹幕技术。每个客户端都可以发送弹幕到服务器上，服务器上收到只负责显示，并告诉客户端已经收到，这个时候客户端才能继续发送第二条。
4、发布-订阅模式：Publish-Subscribe
同样的，使用这个模式，最简单的，我们需要创建两个程序。
server.py
import zmqcontext = zmq.Context()socket = context.socket(zmq.PUB)socket.bind("tcp://127.0.0.1:5000")while True:msg = input('input your data:')if msg != "q":socket.send_string(msg)else:break
client.py
import zmqcontext = zmq.Context()socket = context.socket(zmq.SUB)socket.connect("tcp://127.0.0.1:5000")socket.setsockopt_string(zmq.SUBSCRIBE,'')while True:messge_got_b = socket.recv()messge_got = messge_got_b.decode("utf-8")print("messge_got:", messge_got)
分别打开两个命令行，运行这两段程序，效果如下：
“发布-订阅”模式下，“发布者”绑定一个指定的地址，例如“192.168.10.1：5500”，“订阅者”连接到该地址。
该模式下消息流是单向的，只允许从“发布者”流向“订阅者”。
且“发布者”只管发消息，不理会是否存在“订阅者”。
一个“发布者”可以拥有多个订阅者。
同样的，一个“订阅者”也可订阅多个发布者。
应用场合：
这种发布-订阅模式，比较像现实中的收音机模式，不同的人（客户端）都从同一个频道（服务端）收听音乐的话，如果这个频道总部那边下线了，那么所有人都将收不到这个频道的消息；每一个新接入的客户端，都只能收听到频道当前正在发布的内容；当然每一个客户端都可以选择收听不同服务端的内容。
5、管道模式：Pull-Push
要启用该模式，要至少准备以下三个程序：
client.py
import zmqcontext = zmq.Context()socket = context.socket(zmq.PULL)socket.bind('tcp://*:5558')while True:data = socket.recv()print(data.decode("utf-8"))
work.py
import zmqcontext = zmq.Context()reciver = context.socket(zmq.PULL)reciver.connect('tcp://127.0.0.1:5557')sender = context.socket(zmq.PUSH)sender.connect('tcp://127.0.0.1:5558')while True:data = reciver.recv()sender.send(data)
server.py
import zmqcontext = zmq.Context()client_socket = context.socket(zmq.PUSH)client_socket.bind('tcp://*:5557')while True:data = input('input your data:')if data == "q":breakelse:client_socket.send_string(data)
启动三个命令行终端，分别运行上述三个程序，效果如下。
通过测试发现，当客户端中途掉线退出后，服务端仍然在发送消息，等客户端重新接入，会重新一次性接收到刚刚漏掉的信息。这个大概就是多了个work端的好处吧，相当于多了个历史消息的缓存处。
应用场景：
感人感觉这种模式有点像微 信公 众号的订阅模式，你们（客户端）关注了车路慢慢这个公 众号（服务端），就可以不断的收到我发布的文章，不会遗漏。当然你们可以选择多关注几个公 众号，即多连接几个服务端。有了work这个中间缓存的东西，你们不会漏掉任何一个关注的公 众号的消息。
这个管道模式，我个人是很喜欢的，后面可以集成到openSIL项目中去，到时还会有更多的研究，欢迎持续关注。
这个周末，又水了一文。
瑞斯拜。
