如何处理 ZMQ 套接字缺乏线程安全性？

Question

我在一些 Python 应用程序中使用 ZMQ 已经有一段时间了，但直到最近我才决定在 Go 中重新实现其中之一，我意识到 ZMQ 套接字不是线程安全的。

原始 Python 实现使用如下所示的事件循环：

while running:
    socks = dict(poller.poll(TIMEOUT))
    if socks.get(router) == zmq.POLLIN:
        client_id = router.recv()
        _ = router.recv()
        data = router.recv()
        requests.append((client_id, data))

    for req in requests:
        rep = handle_request(req)
        if rep:
            replies.append(rep)
            requests.remove(req)

    for client_id, data in replies:
        router.send(client_id, zmq.SNDMORE)
        router.send(b'', zmq.SNDMORE)
        router.send(data)
        del replies[:]

问题是第一次通过时回复可能没有准备好，所以每当我有待处理的请求时，我必须以非常短的超时时间进行轮询，否则客户端将等待超过他们应该等待的时间，并且应用程序最终会使用很多用于轮询的 CPU。

当我决定在 Go 中重新实现它时，我认为它会像这样简单，通过在轮询中使用无限超时来避免问题：

for {
    sockets, _ := poller.Poll(-1) 
    for _, socket := range sockets {
        switch s := socket.Socket; s {
        case router:
            msg, _ := s.RecvMessage(0)
            client_id := msg[0]
            data := msg[2]
            go handleRequest(router, client_id, data)                
        }
    }
}

但这种理想的实现仅在我连接了单个客户端或负载较轻时才有效。在重负载下，我在 libzmq 中收到随机断言错误。我尝试了以下方法：

1. 按照zmq4 文档，我尝试在所有套接字操作上添加一个 sync.Mutex 和锁定/解锁。它失败。我认为这是因为 ZMQ 使用自己的线程进行刷新。

2. 创建一个用于轮询/接收的 goroutine 和一个用于发送的 goroutine，并以与我在 Python 版本中使用 req/rep 队列相同的方式使用通道。它失败了，因为我仍在共享套接字。

3. 与 2 相同，但设置GOMAXPROCS=1. 它失败了，并且吞吐量非常有限，因为在Poll()呼叫返回之前回复被阻止。

4. 使用 2 中的 req/rep 通道，但用于runtime.LockOSThread将所有套接字操作保持在与套接字相同的线程中。有和上面一样的问题。它没有失败，但吞吐量非常有限。

5. 与 4 相同，但使用 Python 版本的轮询超时策略。它有效，但有与 Python 版本相同的问题。

6. 共享上下文而不是套接字，并在单独的 goroutine 中创建一个用于发送和接收的套接字，与通道进行通信。它有效，但我必须重写客户端库以使用两个套接字而不是一个。

7. 摆脱 zmq 并使用线程安全的原始 TCP 套接字。它工作得很好，但我还必须重写客户端库。

所以，看起来 6 是 ZMQ 真正打算使用的方式，因为这是我让它与 goroutines 无缝工作的唯一方法，但我想知道是否还有其他方法我没有尝试过。有任何想法吗？

---

更新

有了这里的答案，我意识到我可以inproc向轮询器添加一个PULL 套接字，并让 goroutine 连接并推送一个字节以摆脱无限等待。它不像这里建议的解决方案那样通用，但它可以工作，我什至可以将它反向移植到 Python 版本。

Answer 1

我在 1.5 年前打开了一个问题，将https://github.com/vaughan0/go-zmq/blob/master/channels.go的端口引入到 pebbe/zmq4。最终作者决定反对它，但我们已经在生产中（在非常繁重的工作量下）使用了很长时间。

这是必须添加到 pebbe/zmq4 包中的文件的要点（因为它向 Socket 添加了方法）。这可以以这样的方式重写，即 Socket 接收器上的方法将 aSocket作为参数，但由于我们无论如何都提供了我们的代码，因此这是一种简单的方法。

基本用法是创建你Socket喜欢的普通（s例如调用它）然后你可以：

channels := s.Channels()
outBound := channels.Out()
inBound := channels.In()

现在你有两个[][]byte可以在 goroutines 之间使用的通道类型，但是单个 goroutine - 在通道抽象中管理，负责管理Poller套接字并与套接字通信。