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Muduo 网络编程示例(九)简单的消息广播服务
2014-04-03 00:00:00   来源:www.bianceng.cn   评论:0 点击:

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本文介绍用 muduo 实现一个简单的 topic-based 消息广播服务,这其实是“聊天室”的一个简单 扩展,不过聊天的不是人,而是分布式系统中的程序。

本文的代码见 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub

在分布式系统中,除了常用的 end-to-end 通信,还有一对多的广播通信。一提到“广播”,或许 会让人联想到 IP 多播或 IP 组播,这不是本文的主题。本文将要谈的是基于 TCP 协议的应用层广播 。示意图如下:

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上图中圆角矩形代表程序,"Hub"是一个服务程序,不是网络集线器,它起到类似集线器 的作用,故而得名。Publisher 和 Subscriper 通过 TCP 协议与 Hub 程序通信。Publisher 把消息发 到某个 topic 上,Subscribers 订阅该 topic,然后就能收到消息。即 publisher 借助 hub 把消息 广播给了多个 subscribers。这种 pub/sub 结构的好处在于可以增加多个 Subscriber 而不用修改 Publisher,一定程度上实现了“解耦”(也可以看成分布式的 observer pattern)。 由于走的是 TCP 协议,广播是基本可靠的,这里的“可靠”指的是“比 UDP 可靠”,不是“完全可靠”。(思考 :如何避免 Hub 成为 single point of failure?)

为了避免串扰(cross-talk),每个 topic 在同一时间只应该有一个 publisher,hub 不提供 compare-and-swap 操作。

(“可靠 广播、原子广播”在分布式系统中有重大意义,是以 replicated state machine 方式实现可靠的分布 式服务的基础,“可靠广播”涉及 consensus 算法,超出了本文的范围。)

应用层广播在分布 式系统中用处很大,这里略举几例:

1. 体育比分转播。有 8 片比赛场地正在进行羽毛球比赛 ,每个场地的计分程序把当前比分发送到各自的 topic 上(第 1 号场地发送到 court1,第 2 号发送 到 court2,以此类推)。需要用到比分的程序(赛场的大屏幕显示,网上比分转播等等)自己订阅感 兴趣的 topic ,就能及时收到最新比分数据。由于本文实现的不是 100% 可靠广播,那么消息应该是 snapshot,而不是 incremental。(换句话说,消息的内容是“现在是几比几”,而不是“刚才谁得分 ”。)

2. 负载监控。每台机器上运行一个监控程序,周期性地把本机当前负载(CPU、网络、 磁盘、温度)publish 到以 hostname 命名的 topic 上,这样需要用到这些数据的程序只要在 hub 订 阅相应的 topic 就能获得数据,无需与多台机器直接打交道。(为了可靠起见,监控程序发送的消息 里边应该包含时间戳,这样能防止 stale 数据,甚至一定程度上起到心跳的作用。)沿着这个思路, 分布式系统中的服务程序也可以把自己的当前负载发布到 hub 上,供 load balancer 和 monitor 取 用。

协议

为了简单起见,muduo 的 hub 示例采用以 '/r/n' 分界的文本协议 ,这样用 telnet 就能测试 hub。协议只有三个命令:

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