Python3 从零单排30_IO模型

　　之前我们学的都是阻塞IO模型，就是遇到IO，就阻塞，操作系统自动将CPU拿走给别的进程，等到IO有结果后，CPU再把执行权限拿回来，继续运行。

 

　　1.非阻塞IO

　　　　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。

　　　　非阻塞IO的套接字服务端代码：

import socket

server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("127.0.0.1", 8089))
server.listen(1000)
server.setblocking(False)
print("starting...")

rlis = []
wlis = []
while True:
    try:
        print("trying to accept conn...")
        conn, addr = server.accept()
        rlis.append(conn)
        if addr:
            print("get conn %s" % str(addr))
    except BlockingIOError:

        #收消息
        del_rlis = []
        # print(rlis)
        for conn in rlis:
            try:
                print("trying to recv datas...")
                res = conn.recv(1024)
                if not res:
                    del_rlis.append(conn)
                    continue
                res = res.upper()
                wlis.append([conn, res])
            except BlockingIOError:
                continue
            except Exception as e:
                conn.close()
                del_rlis.append(conn)
        for conn in del_rlis:
            rlis.remove(conn)

        # 发消息
        del_wlis = []
        for datas in wlis:
            print("tr ying to send datas...")
            conn = datas[0]
            data = datas[1]
            try:
                conn.send(data)
                del_wlis.append(datas)
            except BlockingIOError:
                continue
            except Exception as e:
                conn.close()
                del_wlis.append(datas)
        for datas in del_wlis:
            wlis.remove(datas)

server.close()

　　

　　2.多路复用IO，也叫事件驱动IO

　　　　基本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程

　　　　当用户进程调用了select，那么整个进程会被block，而同时，kernel会“监视”所有select负责的socket，
　　　　当任何一个socket中的数据准备好了，select就会返回。这个时候用户进程再调用read操作，将数据从kernel拷贝到用户进程。
　　　　而blocking IO只调用了一个系统调用\(recvfrom\)。但是，用select的优势在于它可以同时处理多个connection

　　　　强调：
　　　　　　1. 如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。
　　　　　　2. 在多路复用模型中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的process其实是一直被block的。只不过process是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。
　　　　　　结论: select的优势在于可以处理多个连接，不适用于单个连接

　　　　优点：
　　　　　　相比其他模型，使用select() 的事件驱动模型只用单线程（进程）执行，占用资源少，不消耗太多 CPU，同时能够为多客户端提供服务。
　　　　　　如果试图建立一个简单的事件驱动的服务器程序，这个模型有一定的参考价值。

　　　　缺点：
　　　　　　首先select()接口并不是实现“事件驱动”的最好选择。因为当需要探测的句柄值较大时，select()接口本身需要消耗大量时间去轮询各个句柄。
　　　　　　很多操作系统提供了更为高效的接口，如linux提供了epoll，BSD提供了kqueue，Solaris提供了/dev/poll，…。
　　　　　　如果需要实现更高效的服务器程序，类似epoll这样的接口更被推荐。遗憾的是不同的操作系统特供的epoll接口有很大差异，
　　　　　　所以使用类似于epoll的接口实现具有较好跨平台能力的服务器会比较困难。
　　　　　　其次，该模型将事件探测和事件响应夹杂在一起，一旦事件响应的执行体庞大，则对整个模型是灾难性的。

　　　　多路复用IO的套接字服务端代码：

import socket
import select

server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("127.0.0.1", 8089))
server.listen(1000)
server.setblocking(False)
print("starting...")

rlis = [server,]
wlis = []
wdata = {}
while True:
    rl, wl, xl = select.select(rlis, wlis, [], 0.5)  # 每隔0.5秒批量询问操作系统

    # 收消息
    for sock in rl:
        if sock == server:
            print("trying to accept conn...")
            conn, addr = server.accept()
            rlis.append(conn)
            print("get conn %s" % str(addr))
        else:
            try:
                print("trying to recv datas...")
                res = sock.recv(1024)
                if not res:
                    sock.close()
                    rlis.remove(sock)
                    continue
                res = res.upper()
                wlis.append(sock)
                wdata[sock] = res
            except Exception as e:
                sock.close()
                rlis.remove(sock)

    # 发消息
    for sock in wl:
        print("trying to send datas...")
        res = wdata[sock]
        sock.send(res)
        wlis.remove(sock)
        wdata.pop(sock)

server.close()