Libzmq Chapter 1 - Basics
Fixing the World
ZeroMQ 를 어떻게 설명할 수 있을까? 우리들 중 누군가는 끝내주는 기능들에 대해서 이야기를 하고 한다. 스테로이드를 맞은 소켓, 라우팅 기능이 있는 우편함, 빠른 속도!
Starting Assumptions
우리는 최소한 여러분이 최소한 ZeroMQ 3.2 버전 이상을 사용하고 있다고 가정한다. 그리고 Linux 혹은 그와 상응하는 운영체제를 사용하고 있다고 가정한다. 또한, 여러분이 더도 말고, 덜도 말고 딱 C example code 를 읽을 수 있다고 가정한다. 그리고 앞으로 계속해서 나올 PUSH 혹은 SUBSCRIBE 라는 말이 때때로 ZMQ_PUSH 혹은 ZMQ_SUBSCRIBE 라는 것을 이해할 수 있을 것이라고 가정한다.
Getting the Examples
예제 코드들은 아래 github 저장소에서 확인할 수 있다. 가장 쉽게 예제코드를 다운받을 수 있는 방법은 아래의 명령어로 저장소를 복사하는 것이다. <source lang=bash> git clone --depth=1 https://github.com/imatix/zguide.git </source> 다음, examples 의 하위 디렉토리를 살펴보자. 각각의 언어별로 예제가 있는 것을 확인할 수 있을 것이다. 만약 여러분이 사용하는 언어의 예제가 없다면 submit a translation 할 것을 강추한다. 이것이 바로 이 문서가 어떻게 여러 사람들에게 유용할 수 있는지의 이유이다. 모든 예제들은 MIT/X11 라이센스를 가진다.
Ask and Ye Shall Receive
먼저 아래 코드를 보자. Hello World 예제부터 시작해볼 것이다. client 와 server 를 만들고, client 가 "Hello" 라고 server 에게 보내면, server 는 "World"라고 대답할 것이다. 여기 C 로 짜여진 서버가 있다. 포트 번호 5555 를 이용하여 ZeroMQ socket 을 열고, request 를 수신하고, "World" 라는 응답을 준다. <source lang=c> // hwserver.c // Hello World server
- include <zmq.h>
- include <stdio.h>
- include <unistd.h>
- include <string.h>
- include <assert.h>
- include <string.h>
int main(int argc, char** argv) {
// Socket to talk to clients
void* context;
void* responder;
int ret;
context = zmq_ctx_new();
assert(context != NULL);
responder = zmq_socket(context, ZMQ_REP);
assert(responder != NULL);
ret = zmq_bind(responder, "tcp://*:5555");
assert(ret == 0);
while(1) {
char buffer[10];
memset(buffer, 0x00, sizeof(buffer));
zmq_recv(responder, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
printf("Received message. message[%s]\n", buffer);
sleep(1); // Do some 'work'
zmq_send(responder, "World", 5, 0);
}
return 0;
} </source>
아래는 client 쪽 소스내용이다. <source lang=c> // hwclient.c // Hello World client
- include <zmq.h>
- include <string.h>
- include <stdio.h>
- include <unistd.h>
- include <assert.h>
int main(int argc, char** argv) {
void* ctx;
void* req;
int req_cnt;
int ret;
printf("Connecting to hello world server..\n");
ctx = zmq_ctx_new();
assert(ctx != NULL);
req = zmq_socket(ctx, ZMQ_REQ);
assert(req != NULL);
zmq_connect(req, "tcp://localhost:5555");
for(req_cnt = 0; req_cnt != 10; req_cnt++) {
char buffer[100];
printf("Sending Hello %d..\n", req_cnt);
sprintf(buffer, "Hello");
zmq_send(req, buffer, strlen(buffer), 0);
memset(buffer, 0x00, sizeof(buffer));
ret = zmq_recv(req, buffer, sizeof(buffer) - 1, 0);
printf("Received message. message[%s], cnt[%d], received_size[%d]\n", buffer, req_cnt, ret);
}
zmq_close(req);
zmq_ctx_destroy(ctx);
return 0;
} </source>
REQ-REP socket pair 는 서로 굉장히 밀집되어 이뤄진다. client 는 루프를 돌면서 zmq_send() 를 호출하고, 이어 zmq_recv() 를 호출한다. 만약 한번에 두개 이상의 메시지를 전송/수신하고자 한다면 zmq_send() 혹은 zmq_recv()의 return code 는 -1(error) 를 반환할 것이다. 마찬가지로, server 쪽에서도 순서에 맞춰 zmq_recv() 후에 zmq_send() 를 호출한다.
ZeroMQ 는 C 를 reference language 로 사용하며, 앞으로 나올 예제들의 main language 가 될 것이다.
소스를 보면 알겠지만, 믿을 수 없을 정도로 굉장히 쉽고 간단하다. 게다가 앞서 이야기 했듯이, ZeroMQ 는 굉장한 힘을 가지고 있다. 하나의 server 에 1000 개 이상의 client 를 연동할 수도 있고, 정말 빠르게 동작할 것이다. 한번 재미삼아 client 를 serer 보다 먼저 실행시켜 보라. 잘 동작하지 않는가? 잠시 이게 무슨 의미인지 생각해보라.
잠시 위의 두개의 프로그램이 정확히 어떤 일을 하는지 알아보도록 하자. 작업을 위해 ZeroMQ context 를 생성하고, socket 을 생성했다. 지금은 무슨말인지 몰라도 된다. 뒷부분에가면 전부 이해가 될 것이다. 서버는 REP(reply) 소켓을 5555 포트에 bind 를 하고, loop 를 돌면서 요청을 기다리고, 요청이 들어오면 바로 응답을 전송한다. 클라이언트 는 서버로 요청을 전송하고, 응답을 수신한다.
만약 여러분이 서버를 죽이고(Ctrl + c), 재시작을 할 경우, 클라이언트가 정상적으로 작동하지 않을 수도 있다. 사실, 오류를 해결하고 복구하는 일은 그리 쉽지가 않는 일이다. 신뢰성있는 request-reply 연결을 만드는 것은 매우 복잡한 일이며, Chapter 4 - Reliable Request-Reply Patterns 에서 다룰 것이다.
실은 화면에는 안보이지만 짧은 코드 라인으로는 상상할 수 없는 많은 일들이 벌어지고 있다. 오류 없이 잘 작동하고, 빠르고, 안정적으로 동작한다. 우리가 살편본 패턴은 request-reply pattern 이었다. 아마도 가장 간단한 ZeroMQ 사용법 중의 하나일 것이다. 이 패턴은 RPC 모델과 client/server 모델과 부합되는 패턴이다.
A Minor Note on String
ZeroMQ 는 소켓에 입력되는 데이터에 대해서 데이터의 길이(크기) 말고는 아무것도 알지 못한다. 그 뜻은, 다른 프로그램에서 수신한 데이터를 읽을 수 있도록 하는 것은 순전히 여러분의 책임이라는 뜻이다. 복잡한 데이터 타입을 다루는 특수 라이브러리(프로토콜 버퍼와 같은)부터 간단한 string 까지 모두 신경을 써야 한다.
C 와 같은 언어들에서는 string 의 끝을 NULL byte 로 표현한다. 만약 "Hello"라는 문자열을 NULL byte 와 함께 전송하고자 한다면 다음과 같이 해야 한다. <source lang=c> zmq_send(requester, "Hello", 6, 0); </source>
하지만 만약 다른 프로그램 언어에서 string 을 전송한다면 NULL byte 가 포함되지 않을지도 모른다. 예를 들어, 위와 같은 문자열을 python 에서는 아래와 같이 전송한다. <source lang=python> socket.send("Hello") </source> 이제 실제 데이터가 어떤식으로 저장되는지를 확인해보자.
그리고 만약 이 데이터를 C 프로그램에서 수신한다면, 처음에는 마치 string 처럼 보일 것이다. 그리고 어쩌면 실제 string 처럼 동작할 지도 모른다(운이 좋아서 문자열에 뒤에 NULL byte가 붙어있을지도 모른다). 하지만 이는 C 에서 사용하는 string 형식이 아니다. 때문에 만약 Server 와 Client 에서 string 형식에 대해 사전에 협의 없다면, 프로그램이 제대로 작동하지 않을 수도 있다.
See also
- http://zguide.zeromq.org/page:all#toc6 - Chapter 1 - Basics