這是《Muduo 網絡編程示例》系列的第九篇文章，講用 muduo 實現一個簡單的 pub/sub 服務。
Muduo 全系列文章列表： http://blog.csdn.net/Solstice/category/779646.aspx
本文介紹用 muduo 實現一個簡單的 topic-based 消息廣播服務，這其實是“聊天室”的一個簡單擴展，不過聊天的不是人，而是分佈式系統中的程序。
本文的代碼見 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub
在分佈式系統中，除了常用的 end-to-end 通信，還有一對多的廣播通信。一提到“廣播”，或許會讓人聯想到 IP 多播或 IP 組播，這不是本文的主題。本文將要談的是基於 TCP 協議的應用層廣播。示意圖如下：
上圖中圓角矩形代表程序，"Hub"是一個服務程序，不是網絡集線器，它起到類似集線器的作用，故而得名。Publisher 和 Subscriper 通過 TCP 協議與 Hub 程序通信。Publisher 把消息發到某個 topic 上，Subscribers 訂閱該 topic，然後就能收到消息。即 publisher 藉助 hub 把消息廣播給了多個 subscribers。這種 pub/sub 結構的好處在於可以增加多個 Subscriber 而不用修改 Publisher，一定程度上實現了“解耦”（也可以看成分佈式的 observer pattern）。 由於走的是 TCP 協議，廣播是基本可靠的，這裏的“可靠”指的是“比 UDP 可靠”，不是“完全可靠”。（思考：如何避免 Hub 成爲 single point of failure？）
爲了避免串擾（cross-talk），每個 topic 在同一時間只應該有一個 publisher，hub 不提供 compare-and-swap 操作。
（“可靠廣播、原子廣播”在分佈式系統中有重大意義，是以 replicated state machine 方式實現可靠的分佈式服務的基礎，“可靠廣播”涉及 consensus 算法，超出了本文的範圍。）
應用層廣播在分佈式系統中用處很大，這裏略舉幾例：
1. 體育比分轉播。有 8 片比賽場地正在進行羽毛球比賽，每個場地的計分程序把當前比分發送到各自的 topic 上（第 1 號場地發送到 court1，第 2 號發送到 court2，以此類推）。需要用到比分的程序（賽場的大屏幕顯示，網上比分轉播等等）自己訂閱感興趣的 topic ，就能及時收到最新比分數據。由於本文實現的不是 100% 可靠廣播，那麼消息應該是 snapshot，而不是 incremental。（換句話說，消息的內容是“現在是幾比幾”，而不是“剛纔誰得分”。）
2. 負載監控。每臺機器上運行一個監控程序，週期性地把本機當前負載（CPU、網絡、磁盤、溫度）publish 到以 hostname 命名的 topic 上，這樣需要用到這些數據的程序只要在 hub 訂閱相應的 topic 就能獲得數據，無需與多臺機器直接打交道。（爲了可靠起見，監控程序發送的消息裏邊應該包含時間戳，這樣能防止 stale 數據，甚至一定程度上起到心跳的作用。）沿着這個思路，分佈式系統中的服務程序也可以把自己的當前負載發佈到 hub 上，供 load balancer 和 monitor 取用。
協議
爲了簡單起見，muduo 的 hub 示例採用以 '/r/n' 分界的文本協議，這樣用 telnet 就能測試 hub。協議只有三個命令：
sub /r/n
該命令表示訂閱 ，以後該 topic 有任何跟新都會發給這個 tcp 連接。在 sub 的時候，hub 會把該 上最近的消息發給此 subscriber。
unsub /r/n
該命令表示退訂
pub /r/n/r/n
往 發送消息，內容爲 。所有訂閱了此 的 subscribers 會收到同樣的消息“pub /r/n/r/n”
代碼
muduo 示例中的 hub 分爲幾個部分：
hub 服務程序，負責一對多的消息分發。它會記住每個 client 訂閱了哪些 topic，只把消息發給特定的訂閱者。代碼見 http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub/hub.cc
pubsub 庫，爲了方便編寫使用 hub 服務的應用程序，我寫了一個簡單的 client library，用來和 hub 打交道。這個 library 可以訂閱 topic、退訂 topic、往指定 topic 發佈消息。代碼見http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub/pubsub.h 和http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub/pubsub.cc
sub 示例程序，這個命令行程序訂閱一個或多個 topic，然後等待 hub 的數據。代碼http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub/sub.cc
pub 示例程序，這個命令行程序往某個 topic 發佈一條消息，消息內容由命令行參數指定。代碼http://code.google.com/p/muduo/source/browse/trunk/examples/hub/pub.cc
一個程序可以既是 publisher 又是 subscriber，而且 pubsub 庫只用一個 tcp 連接（這樣 failover 比較簡便）。
使用範例：
開啓 4 個命令行窗口
在第一個窗口運行 $ hub 9999
在第二個窗口運行 $ sub 127.0.0.1:9999 mytopic
在第三個窗口運行 $ sub 127.0.0.1:9999 mytopic court
在第四個窗口運行 $ pub 127.0.0.1:9999 mytopic "Hello world." ，這時第二三號窗口都會打印 “mytopic: Hello world.”，表明收到了 mytopic 這個主題上的消息。
在第四個窗口運行 $ pub 127.0.0.1:9999 court "13:11" ，這時第三號窗口會打印 “court: 13:11”，表明收到了 court 這個主題上的消息。第二號窗口沒有訂閱此消息，故無輸出。
藉助這個簡單的 pub/sub 機制，還可以做很多有意思的事情。比如把分佈式系統中的程序的一部分 end-to-end 通信改爲通過 pub/sub 來做（例如，原來是 A 向 B 發一個 SOAP request，B 通過同一個 tcp 連接發回 response (分析二者的通信只能通過查看 log 或用 tcpdump 截獲）；現在是 A 往 topic_a_to_b 上發佈 request，B 在 topic_b_to_a 上發 response），這樣多掛一個 monitoring subscriber 就能輕易地查看通信雙方的溝通情況，很容易做狀態監控與 trouble shooting。