非阻塞IO
非阻塞IO(non-blocking IO)
Linux下,可以通过设置socket使其变为non-blocking。当对一个non-blocking socket执行读操作时,流程是这个样子:
从图中可以看出,当用户进程发出read操作时,如果kernel中的数据还没有准备好,那么它并不会block用户进程,而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ,它发起一个read操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是用户就可以在本次到下次再发起read询问的时间间隔内做其他事情,或者直接再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了,并且又再次收到了用户进程的system call,那么它马上就将数据拷贝到了用户内存(这一阶段仍然是阻塞的),然后返回。
也就是说非阻塞的recvform系统调用调用之后,进程并没有被阻塞,内核马上返回给进程,如果数据还没准备好, 此时会返回一个error。进程在返回之后,可以干点别的事情,然后再发起recvform系统调用。重复上面的过程, 循环往复的进行recvform系统调用。这个过程通常被称之为轮询。轮询检查内核数据,直到数据准备好,再拷贝数据到进程, 进行数据处理。需要注意,拷贝数据整个过程,进程仍然是属于阻塞的状态。
所以,在非阻塞式IO中,用户进程其实是需要不断的主动询问kernel数据准备好了没有。
非阻塞IO示例
server------------------------
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2018/6/19 9:33 # @File : server1.py from socket import * server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) server.bind(('127.0.0.1', 8080)) server.listen(5) server.setblocking(False) # 使得下面所有IO都是非阻塞 print('starting...........') rlist = [] wlist = [] while True: try: conn, addr = server.accept() # 建立连接 rlist.append(conn) print(rlist) except BlockingIOError: # 收消息 del_rlist = [] for conn in rlist: try: data = conn.recv(1024) if not data: del_rlist.append(conn) continue # con.send(data.upper()) # 这种方式在数据量大的时候也会有问题 wlist.append((conn, data.upper())) except BlockingIOError: continue except Exception: conn.close() del_rlist.append(conn) # 发消息 del_wlist = [] for item in wlist: try: conn = item[0] data = item[1] conn.send[data] del_wlist.append(item) except BlockingIOError: pass for item in del_wlist: wlist.remove(item) for del_con in del_rlist: rlist.remove(del_con) server.close()
# 缺点,1、无法及时响应客户端2、cpu无用功一直运行(死循环)
client---------------------
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
#!/usr/bin/python3 # -*- coding: utf-8 -*- # @Time : 2018/6/19 9:33 # @File : client1.py # 右键运行一次就是一个进程 from socket import * client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) client.connect(('127.0.0.1', 8080)) while True: msg = input('>>>:').strip() if not msg:continue client.send(msg.encode('utf-8')) data = client.recv(1024) print(data.decode('utf-8')) client.close()
但是非阻塞IO模型绝不被推荐。
我们不能否则其优点:能够在等待任务完成的时间里干其他活了(包括提交其他任务,也就是 “后台” 可以有多个任务在“”同时“”执行)。
但是也难掩其缺点:
1. 循环调用recv()将大幅度推高CPU占用率;这也是我们在代码中留一句time.sleep(2)的原因,否则在低配主机下极容易出现卡机情况 2. 任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。 这会导致整体数据吞吐量的降低。
此外,在这个方案中recv()更多的是起到检测“操作是否完成”的作用,实际操作系统提供了更为高效的检测“操作是否完成“作用的接口,例如select()多路复用模式,可以一次检测多个连接是否活跃。