Web静态服务器-6-epoll

IO 多路复用

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。

epoll简单模型

import socket
import select

# 创建套接字
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

# 设置可以重复使用绑定的信息
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR,1) # 绑定本机信息 s.bind(("",7788)) # 变为被动 s.listen(10) # 创建一个epoll对象 epoll = select.epoll() # 测试，用来打印套接字对应的文件描述符 # print(s.fileno()) # print(select.EPOLLIN|select.EPOLLET) # 注册事件到epoll中 # epoll.register(fd[, eventmask]) # 注意，如果fd已经注册过，则会发生异常 # 将创建的套接字添加到epoll的事件监听中 epoll.register(s.fileno(), select.EPOLLIN|select.EPOLLET) connections = {} addresses = {} # 循环等待客户端的到来或者对方发送数据 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 = epoll.poll() # 对事件进行判断 for fd, events in epoll_list: # print fd # print events # 如果是socket创建的套接字被激活 if fd == s.fileno(): new_socket, new_addr = s.accept() print('有新的客户端到来%s' % str(new_addr)) # 将 conn 和 addr 信息分别保存起来 connections[new_socket.fileno()] = new_socket addresses[new_socket.fileno()] = new_addr # 向 epoll 中注册 新socket 的 可读 事件 epoll.register(new_socket.fileno(), select.EPOLLIN|select.EPOLLET) # 如果是客户端发送数据 elif events == select.EPOLLIN: # 从激活 fd 上接收 recvData = connections[fd].recv(1024).decode("utf-8") if recvData: print('recv:%s' % recvData) else: # 从 epoll 中移除该 连接 fd epoll.unregister(fd) # server 侧主动关闭该 连接 fd connections[fd].close() print("%s---offline---" % str(addresses[fd])) del connections[fd] del addresses[fd]

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。

web静态服务器-epool

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()

小总结

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。

参考资料

如果想了解下epoll在Linux中的实现过程可以参考：http://blog.csdn.net/xiajun07061225/article/details/9250579