中间件—zenoh零基础入门

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基本概念
核心
例子
官方性能数据

基本概念

zenoh是一个开放的协议，与传统协议仅能覆盖单一协议栈层级不同，Zenoh 的设计从微控制器端无缝跨越至多数据中心云部署------全程仅需一套统一的 API，且线路开销仅为 5 字节，其具有以下特点：

动态数据：基于位置透明的键值表达式实现订阅/发布消息机制。
静态数据与计算：一种位置透明的查询/可查询抽象层，基于数据库或按需计算，或两者协作，支持地理分布式的查询。

**动态压缩：**头部字段根据实际值动态省略。例如，若没有附件（Attachment）或时间戳，相关字节完全不发送。

**分片机制：**大数据分片，接收端重组，避免大包阻塞小包

数据格式：

rust 复制代码

[ Header (1-2 bytes) ] [ KeyExpr ID (varint) ] [ Payload Length (varint) ] [ Payload ] [ Timestamp (optional) ] [ Attachment (optional) ]

核心

分层设计

传输层之上构建了一层抽象层，支持多协议同时运行。

TCP/UDP、WebSocket、共享内存（当发布和订阅在同机器，自动切换到共享内存，实现零拷贝）

路由算法

Zenoh 使用基于Key Expression Tree的路由表。每个节点维护一个键空间树，当收到数据包时，根据 KeyExpr 的前缀匹配快速转发。支持多路径路由，自动选择延迟最低或带宽最大的路径。

节点分类

Zenoh 节点分为三种角色，可动态切换：

Client (客户端)：普通应用节点。
Peer (对等节点)：局域网内自动发现，直连通信，无中心依赖。
Router (路由器)：负责跨网段、跨云的路由聚合。

Zenoh通信模型

Pub/Sub

发布订阅模式，支持Qos，支持历史数据回放

Query/Reply

请求/响应模式

机制：客户端发送 Get(key)，所有匹配该 Key 的 Queryable 节点返回数据。

优势：支持多播查询（一次请求，多个节点回复），天然适合服务发现和配置读取。

场景：读取最新配置、查询设备状态、联邦学习参数聚合。

Storage/Compute（数据存储）

Storage：节点可以声明自己为某个 Key 的"存储器"。即使发布者离线，订阅者仍可从存储器获取最新值或历史序列。

Compute (Downsampling/Aggregation)：可以在路由路径上插入"计算插件"。例如，在网关处自动将 100Hz 的传感器数据降采样为 10Hz 再上传云端，无需修改业务代码。

例子

发布端

rust 复制代码

use zenoh::{key_expr::KeyExpr, Config};
use zenoh::bytes::ZBytes;

#[async_std::main]
async fn main() {
    
    // 配置共享内存
    let mut config = zenoh::Config::default();
    config.insert_json5("transport/shared_memory/enabled", "true");
 
   let image_data: Vec<u8> = vec![0; 1920*1080*3];

    // 创建session
    let session = zenoh::open(config).await.unwrap();

    // let bytes = ZBytes::from(image_data);

    let bytes: ZBytes = image_data.into();

    // session.put("example/topic", bytes)
    //         .await
    //         .unwrap();
    session.put("example/topic", "hello world")
            .await
            .unwrap();
}

订阅端：

rust 复制代码

// use zenoh::prelude::*;
use zenoh::{key_expr::KeyExpr, Config};
use zenoh::bytes::ZBytes;
// 声明在编译期把async fn main展开
#[async_std::main]
async fn main() {
    // config::peer() 生成节点配置
    // unwrap() 解包成功拿到session 失败panic
    let session = zenoh::open(Config::default()).await.unwrap();

    let sub = session.declare_subscriber("example/topic")
                                                .await
                                                .unwrap();


    while let Ok(sample) = sub.recv_async().await {

        // |e|转换失败的错误对象
        let payload = sample
            .payload()
            .try_to_string()
            .unwrap_or_else(|e| e.to_string().into());

        println!(
            "Recv {} on {}: {}",
            sample.kind(),
            sample.key_expr().as_str(),
            payload,
        );
    }

}

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