就是我们说的select,poll,epoll,有些地方也称这种IO方式为event driven IO。
select/epoll的好处就在于单个process就可以同时处理多个网络连接的IO。
它的基本原理就是select,poll,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。
说明
EPOLLIN (可读)EPOLLOUT (可写)EPOLLET (ET模式)epoll对文件描述符的操作有两种模式:LT(level trigger)和ET(edge trigger)。LT模式是默认模式,LT模式与ET模式的区别如下:
LT模式:当epoll检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序可以不立即处理该事件。下次调用epoll时,会再次响应应用程序并通知此事件。 ET模式:当epoll检测到描述符事件发生并将此事件通知应用程序,应用程序必须立即处理该事件。如果不处理,下次调用epoll时,不会再次响应应用程序并通知此事件
以下代码,支持http的长连接,即使用了Content-Length
import socket import time import sys import re import select class WSGIServer(object): """定义一个WSGI服务器的类""" def __init__(self, port, documents_root): # 1. 创建套接字 self.server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 2. 绑定本地信息 self.server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) self.server_socket.bind(("", port)) # 3. 变为监听套接字 self.server_socket.listen(128) self.documents_root = documents_root # 创建epoll对象 self.epoll = select.epoll() # 将tcp服务器套接字加入到epoll中进行监听 self.epoll.register(self.server_socket.fileno(), select.EPOLLIN|select.EPOLLET) # 创建添加的fd对应的套接字 self.fd_socket = dict() def run_forever(self): """运行服务器""" # 等待对方链接 while True: # epoll 进行 fd 扫描的地方 -- 未指定超时时间则为阻塞等待 epoll_list = self.epoll.poll() # 对事件进行判断 for fd, event in epoll_list: # 如果是服务器套接字可以收数据,那么意味着可以进行accept if fd == self.server_socket.fileno(): new_socket, new_addr = self.server_socket.accept() # 向 epoll 中注册 连接 socket 的 可读 事件 self.epoll.register(new_socket.fileno(), select.EPOLLIN | select.EPOLLET) # 记录这个信息 self.fd_socket[new_socket.fileno()] = new_socket # 接收到数据 elif event == select.EPOLLIN: request = self.fd_socket[fd].recv(1024).decode("utf-8") if request: self.deal_with_request(request, self.fd_socket[fd]) else: # 在epoll中注销客户端的信息 self.epoll.unregister(fd) # 关闭客户端的文件句柄 self.fd_socket[fd].close() # 在字典中删除与已关闭客户端相关的信息 del self.fd_socket[fd] def deal_with_request(self, request, client_socket): """为这个浏览器服务器""" if not request: return request_lines = request.splitlines() for i, line in enumerate(request_lines): print(i, line) # 提取请求的文件(index.html) # GET /a/b/c/d/e/index.html HTTP/1.1 ret = re.match(r"([^/]*)([^ ]+)", request_lines[0]) if ret: print("正则提取数据:", ret.group(1)) print("正则提取数据:", ret.group(2)) file_name = ret.group(2) if file_name == "/": file_name = "/index.html" # 读取文件数据 try: f = open(self.documents_root+file_name, "rb") except: response_body = "file not found, 请输入正确的url" response_header = "HTTP/1.1 404 not found\r\n" response_header += "Content-Type: text/html; charset=utf-8\r\n" response_header += "Content-Length: %d\r\n" % len(response_body) response_header += "\r\n" # 将header返回给浏览器 client_socket.send(response_header.encode('utf-8')) # 将body返回给浏览器 client_socket.send(response_body.encode("utf-8")) else: content = f.read() f.close() response_body = content response_header = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" response_header += "Content-Length: %d\r\n" % len(response_body) response_header += "\r\n" # 将数据返回给浏览器 client_socket.send(response_header.encode("utf-8")+response_body) # 设置服务器服务静态资源时的路径 DOCUMENTS_ROOT = "./html" def main(): """控制web服务器整体""" # python3 xxxx.py 7890 if len(sys.argv) == 2: port = sys.argv[1] if port.isdigit(): port = int(port) else: print("运行方式如: python3 xxx.py 7890") return print("http服务器使用的port:%s" % port) http_server = WSGIServer(port, DOCUMENTS_ROOT) http_server.run_forever() if __name__ == "__main__": main()
I/O 多路复用的特点:
通过一种机制使一个进程能同时等待多个文件描述符,而这些文件描述符(套接字描述符)其中的任意一个进入读就绪状态,epoll()函数就可以返回。 所以, IO多路复用,本质上不会有并发的功能,因为任何时候还是只有一个进程或线程进行工作,它之所以能提高效率是因为select\epoll 把进来的socket放到他们的 '监视' 列表里面,当任何socket有可读可写数据立马处理,那如果select\epoll 手里同时检测着很多socket, 一有动静马上返回给进程处理,总比一个一个socket过来,阻塞等待,处理高效率。
当然也可以多线程/多进程方式,一个连接过来开一个进程/线程处理,这样消耗的内存和进程切换页会耗掉更多的系统资源。 所以我们可以结合IO多路复用和多进程/多线程 来高性能并发,IO复用负责提高接受socket的通知效率,收到请求后,交给进程池/线程池来处理逻辑。
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