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Python三大并發(fā)服務(wù)器詳解

更新時(shí)間:2017-11-16 來源:黑馬程序員 瀏覽量:

1.select

select最早于1983年出現(xiàn)在4.2BSD中,它通過一個(gè)select()系統(tǒng)調(diào)用來監(jiān)視多個(gè)文件描述符的數(shù)組,當(dāng)select()返回后,該數(shù)組中就緒的文件描述符便會(huì)被內(nèi)核修改標(biāo)志位,使得進(jìn)程可以獲得這些文件描述符從而進(jìn)行后續(xù)的讀寫操作。

select目前幾乎在所有的平臺(tái)上支持,其良好跨平臺(tái)支持也是它的一個(gè)優(yōu)點(diǎn),事實(shí)上從現(xiàn)在看來,這也是它所剩不多的優(yōu)點(diǎn)之一。

select的一個(gè)缺點(diǎn)在于單個(gè)進(jìn)程能夠監(jiān)視的文件描述符的數(shù)量存在最大限制,在Linux上一般為1024,不過可以通過修改宏定義甚至重新編譯內(nèi)核的方式提升這一限制。

另外,select()所維護(hù)的存儲(chǔ)大量文件描述符的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),隨著文件描述符數(shù)量的增大,其復(fù)制的開銷也線性增長。同時(shí),由于網(wǎng)絡(luò)響應(yīng)時(shí)間的延遲使得大量TCP連接處于非活躍狀態(tài),但調(diào)用select()會(huì)對所有socket進(jìn)行一次線性掃描,所以這也浪費(fèi)了一定的開銷。

原理:

在python中,select函數(shù)是一個(gè)對底層操作系統(tǒng)的直接訪問的接口。它用來監(jiān)控sockets、files和pipes,等待IO完成(Waiting for I/O completion)。當(dāng)有可讀、可寫或是異常事件產(chǎn)生時(shí),select可以很容易的監(jiān)控到。

select.select(rlist, wlist, xlist[, timeout]) 傳遞三個(gè)參數(shù),一個(gè)為輸入而觀察的文件對象列表,一個(gè)為輸出而觀察的文件對象列表和一個(gè)觀察錯(cuò)誤異常的文件列表。第四個(gè)是一個(gè)可選參數(shù),表示超時(shí)秒數(shù)。其返回3個(gè)tuple,每個(gè)tuple都是一個(gè)準(zhǔn)備好的對象列表,它和前邊的參數(shù)是一樣的順序。下面,主要結(jié)合代碼,簡單說說select的使用。

程序過程:

1、該程序主要是利用socket進(jìn)行通信,接收客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù),然后再發(fā)還給客戶端。

2、首先建立一個(gè)TCP/IP socket,并將其設(shè)為非阻塞,然后進(jìn)行bind和listen。

3、通過select函數(shù)獲取到三種文件列表,分別對每個(gè)列表的每個(gè)元素進(jìn)行輪詢,對不同socket進(jìn)行不同的處理,最外層循環(huán)直到inputs列表為空為止

4、當(dāng)設(shè)置timeout參數(shù)時(shí),如果發(fā)生了超時(shí),select函數(shù)會(huì)返回三個(gè)空列表。

2.poll

poll在1986年誕生于System V Release 3,它和select在本質(zhì)上沒有多大差別,但是poll沒有最大文件描述符數(shù)量的限制。

poll和select同樣存在一個(gè)缺點(diǎn)就是,包含大量文件描述符的數(shù)組被整體復(fù)制于用戶態(tài)和內(nèi)核的地址空間之間,而不論這些文件描述符是否就緒,它的開銷隨著文件描述符數(shù)量的增加而線性增大。

另外,select()和poll()將就緒的文件描述符告訴進(jìn)程后,如果進(jìn)程沒有對其進(jìn)行IO操作,那么下次調(diào)用select()和poll()的時(shí)候?qū)⒃俅螆?bào)告這些文件描述符,所以它們一般不會(huì)丟失就緒的消息,這種方式稱為水平觸發(fā)(Level Triggered)。

3.epoll

直到Linux2.6才出現(xiàn)了由內(nèi)核直接支持的實(shí)現(xiàn)方法,那就是epoll,它幾乎具備了之前所說的一切優(yōu)點(diǎn),被公認(rèn)為Linux2.6下性能最好的多路I/O就緒通知方法。

epoll可以同時(shí)支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)(Edge Triggered,只告訴進(jìn)程哪些文件描述符剛剛變?yōu)榫途w狀態(tài),它只說一遍,如果我們沒有采取行動(dòng),那么它將不會(huì)再次告知,這種方式稱為邊緣觸發(fā)),理論上邊緣觸發(fā)的性能要更高一些,但是代碼實(shí)現(xiàn)相當(dāng)復(fù)雜。

epoll同樣只告知那些就緒的文件描述符,而且當(dāng)我們調(diào)用epoll_wait()獲得就緒文件描述符時(shí),返回的不是實(shí)際的描述符,而是一個(gè)代表就緒描述符數(shù)量的值,你只需要去epoll指定的一個(gè)數(shù)組中依次取得相應(yīng)數(shù)量的文件描述符即可,這里也使用了內(nèi)存映射(mmap)技術(shù),這樣便徹底省掉了這些文件描述符在系統(tǒng)調(diào)用時(shí)復(fù)制的開銷。

另一個(gè)本質(zhì)的改進(jìn)在于epoll采用基于事件的就緒通知方式。在select/poll中,進(jìn)程只有在調(diào)用一定的方法后,內(nèi)核才對所有監(jiān)視的文件描述符進(jìn)行掃描,而epoll事先通過epoll_ctl()來注冊一個(gè)文件描述符,一旦基于某個(gè)文件描述符就緒時(shí),內(nèi)核會(huì)采用類似callback的回調(diào)機(jī)制,迅速激活這個(gè)文件描述符,當(dāng)進(jìn)程調(diào)用epoll_wait()時(shí)便得到通知。友情提示:獲得更多學(xué)科學(xué)習(xí)視頻+資料+源碼,請加QQ:3276250747。


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作者:黑馬程序員工智能+Python培訓(xùn)學(xué)院


首發(fā):http://python.itheima.com/


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