环境:python3.8
参考:
? ? https://segmentfault测试数据/a/1190000003063859( Linux ?io模式等,本文的原理图片来自这个 )
????https://blog.csdn.net/zhuangzi123456/article/details/84400108(select的使用)
????https://blog.51cto测试数据/linzb/1911468(以前的笔记)
本文所有模型的客户端程序如下:
import??socket c=socket.socket() c.connect(("127.0.0.1",456)) while?True: ????c.sendall(input(":").encode('utf-8')) ????print(c.recv(1024).decode('utf-8'))
民以食为天,让我们从吃饭说起。
假设你去食堂吃饭(取用户空间外的数据),你要做的事是什么?
排队取餐(发起系统调用)
??2.打饭阿姨等厨师的饭菜端上来(内核等数据)
? 3.油腻的抽风阿姨把饭打给你(内核拷贝数据)
这就是所谓的阻塞i/o模型啦
体现在代码就跟简单的socket程序一样
from?socket?import?* backlog=10 buffsize=1024 server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) server.bind(("127.0.0.1",5666)) server.listen(backlog) clientsocket,?clientaddr?=?server.accept() while?True: ????msg=clientsocket.recv(buffsize) ????print('client?msg:',?msg.decode('utf-8')) ????clientsocket.sendall(input('your?msg:').encode('utf-8'))
recv方法发起了一个系统调用,等待内核把数据拷贝到用户内存区,然后用户进程才能读取数据。
为什么要这么拷贝数据呢?
因为socket程序运行在用户态,而接受的数据被客户端发送到网卡,网卡是硬件,只有内核才有资格去操作硬件
这种模型会阻塞在两个地方:
用户在等待用户空间有数据(你在等阿姨把饭给你)
系统在等待取得数据(阿姨在等厨师做好饭)
这好比饭还有很久才熟,你却只能在那等着,不能出去玩,于是你想了个好办法:
你还是出去玩,但是隔一段时间回来问下:我的饭熟了吗?
这个就是所谓的不阻塞io
这里我利用socket模块的setblocking来模拟这个过程,当服务器收到客户端的链接的时会打印“hello”,其他时候隔3秒打印“waiting”,代码如下:
import?socket,select,time s=socket.socket() s.bind(("127.0.0.1",456)) s.listen(5) s.setblocking(0) while?1: ????try: ????????print?('waiting') ????????s.accept() ????????print('hello') ????except?Exception: ????????time.sleep(3)
显然,这种模型要自己大量的来回询问,所以你又想了个偷懒的办法:
色诱打饭阿姨,给阿姨留个号码,让她饭好了告诉你声,自己跑出去玩
这就是所谓的io复用:
给阿姨留号码又分两种:
????一种是匿名电话,每次阿姨都要询问这是哪个英俊的小伙子的xx餐好了[,收匿名电话的阿姨也分两类,有原则的(一次1024个,用select实现),无原则的(不限个数,用poll实现)]
????一种是留姓名的,阿姨省去轮询步骤,饭好了直接通知(用epoll实现),可以想象,这种效率是最高的
select实现如下:参考:https://blog.csdn.net/zhuangzi123456/article/details/84400108
import?socket,select,time s=socket.socket() s.bind(("127.0.0.1",456)) s.listen(5) s.setblocking(0) l=[s,] while?True: ????r,w,err=select.select(l,[],[]) ????for?i?in?r: ????????if?s==i: ????????????conn,addr=s.accept() ????????????conn.setblocking(0) ????????????l.append(conn) ????????else: ????????????print(i.recv(1024).decode('utf-8')) ????????????i.sendall('hello?sir'.encode('utf-8'))
debug:
????select监听的三个列表不能初始内容都为空,否则后续会报错(具体原因待查明)
epoll实现如下:(抄自https://my.oschina.net/SnifferApache/blog/776123)
import?socket,?select s=socket.socket() host="127.0.0.1" port=8889 s.bind((host,port)) fdmap={s.fileno():s} s.listen(5) p=select.poll() p.register(s) while True: events=p.poll() for?fd,event?in?events: if?fd==s.fileno(): c,addr?=?s.accept() print?('got?connection?from?',addr) p.register(c) fdmap[c.fileno()]?=?c elif?event?&?select.POLLIN: data=fdmap[fd].recv(1024) if?not?data: print?(fdmap[fd].getpeername(),'disconnected') p.unregister(fd) del?fdmap[fd] else: print?(data)
epoll实现如下:(抄自http://scotdoyle测试数据/python-epoll-howto.html)
import?socket,?select EOL1?=?b'\n\n' EOL2?=?b'\n\r\n' response?=?b'HTTP/1.0?200?OK\r\nDate:?Mon,?1?Jan?1996?01:01:01?GMT\r\n' response?+=?b'Content-Type:?text/plain\r\nContent-Length:?13\r\n\r\n' response?+=?b'Hello,?world!' serversocket?=?socket.socket(socket.AF_INET,?socket.SOCK_STREAM) serversocket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,?socket.SO_REUSEADDR,?1) serversocket.bind(('0.0.0.0',?8080)) serversocket.listen(1) serversocket.setblocking(0) epoll?=?select.epoll() epoll.register(serversocket.fileno(),?select.EPOLLIN) try: ???connections?=?{};?requests?=?{};?responses?=?{} ???while?True: ??????events?=?epoll.poll(1) ??????for?fileno,?event?in?events: ?????????if?fileno?==?serversocket.fileno(): ????????????connection,?address?=?serversocket.accept() ????????????connection.setblocking(0) ????????????epoll.register(connection.fileno(),?select.EPOLLIN) ????????????connections[connection.fileno()]?=?connection ????????????requests[connection.fileno()]?=?b'' ????????????responses[connection.fileno()]?=?response ?????????elif?event?&?select.EPOLLIN: ????????????requests[fileno]?+=?connections[fileno].recv(1024) ????????????if?EOL1?in?requests[fileno]?or?EOL2?in?requests[fileno]: ???????????????epoll.modify(fileno,?select.EPOLLOUT) ???????????????print('-'*40?+?'\n'?+?requests[fileno].decode()[:-2]) ?????????elif?event?&?select.EPOLLOUT: ????????????byteswritten?=?connections[fileno].send(responses[fileno]) ????????????responses[fileno]?=?responses[fileno][byteswritten:] ????????????if?len(responses[fileno])?==?0: ???????????????epoll.modify(fileno,?0) ???????????????connections[fileno].shutdown(socket.SHUT_RDWR) ?????????elif?event?&?select.EPOLLHUP: ????????????epoll.unregister(fileno) ????????????connections[fileno].close() ????????????del?connections[fileno] finally: ???epoll.unregister(serversocket.fileno()) ???epoll.close() ???serversocket.close()
现在好了,你已经能算好点过来等饭了,但是打饭还是需要时间呀,于是你:
献身阿姨,让阿姨在你来的时候就已经打好饭等你,你只需要取走,这就是所谓的异步io模型
显然这种模型是最为高效的,这里我能力有限不提供代码,最后推荐看:https://segmentfault测试数据/a/1190000003063859