IO多路复用
1. 定义
同时监控多个IO事件，当哪个IO事件准备就绪就执行哪个IO事件。以此形成可以同时处理多个IO
的行为，避免一个IO阻塞造成其他IO均无法执行，提高了IO执行效率。
2. 具体方案
select方法 ： windows linux unix
poll方法： linux unix
epoll方法： linux
select 方法
代码实现: day10/select_server.py
rs, ws, xs=select(rlist, wlist, xlist[, timeout])
功能: 监控IO事件，阻塞等待IO发生
参数：rlist 列表 读IO列表，添加等待发生的或者可读的IO事件
wlist 列表 写IO列表，存放要可以主动处理的或者可写的IO事件
xlist 列表 异常IO列表，存放出现异常要处理的IO事件
timeout 超时时间
返回值： rs 列表 rlist中准备就绪的IO
ws 列表 wlist中准备就绪的IO
xs 列表 xlist中准备就绪的IO
select 实现tcp服务
【1】将关注的IO放入对应的监控类别列表
【2】通过select函数进行监控
【3】遍历select返回值列表，确定就绪IO事件
【4】处理发生的IO事件
"""
select tcp服务
重点代码
【1】将关注的IO放入对应的监控类别列表
【2】通过select函数进行监控
【3】遍历select返回值列表，确定就绪IO事件
【4】处理发生的IO事件
"""
from socket import *
from select import select
# 创建监听套接字，作为关注的IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET,
SO_REUSEADDR,1)
s.bind(('0.0.0.0',8888))
s.listen(3)
# 设置关注的IO
rlist = [s] # s的读IO行为
wlist = []
xlist = []
while True:
# 循环监控s
rs,ws,xs = select(rlist,wlist,xlist)
for r in rs:
if r is s:
# 又有新的客户端链接
c, addr = r.accept()
print("Connect from", addr)
rlist.append(c)
else:
# 某个客户端给我发消息
data = r.recv(1024).decode()
if not data:
# 客户端断开
rlist.remove(r) # 不再关注这个IO
r.close()
continue
print(data)
# r.send(b'OK')
wlist.append(r) #加入写IO
for w in ws:
w.send(b'OK')
wlist.remove(w)
注意
wlist中如果存在IO事件，则select立即返回给ws
处理IO过程中不要出现死循环占有服务端的情况
IO多路复用消耗资源较少，效率较高
@@扩展: 位运算
定义 ： 将整数转换为二进制，按二进制位进行运算
运算符号：
& 按位与
| 按位或
^ 按位异或
<< 左移
>>右移
e.g. 14 --> 01110
19 --> 10011
14 & 19 = 00010 = 2 一0则0
14 | 19 = 11111 = 31 一1则1
14 ^ 19 = 11101 = 29 相同为0不同为1
14 << 2 = 111000 = 56 向左移动低位补0
14 >> 2 = 11 = 3 向右移动去掉低位
poll方法
代码实现: day10/poll_server.py
p = select.poll()
功能 ： 创建poll对象
返回值： poll对象
p.register(fd,event)
功能: 注册关注的IO事件
参数：fd 要关注的IO
event 要关注的IO事件类型
常用类型：POLLIN 读IO事件（rlist）
POLLOUT 写IO事件 (wlist)
POLLERR 异常IO （xlist）
POLLHUP 断开连接
e.g. p.register(sockfd,POLLIN|POLLERR)
p.unregister(fd)
功能：取消对IO的关注
参数：IO对象或者IO对象的fileno
events = p.poll()
功能： 阻塞等待监控的IO事件发生
返回值： 返回发生的IO
events格式 [(fileno,event),()…]
每个元组为一个就绪IO，元组第一项是该IO的fileno，第二项为该IO就绪的事件类型
poll_server 步骤
【1】 创建套接字
【2】 将套接字register
【3】 创建查找字典，并维护
【4】 循环监控IO发生
【5】 处理发生的IO
"""
poll_server.py tcp服务
重点代码
思路： poll() 的返回值不是IO对象
建立字典 {fileno:io_obj}
"""
from socket import *
from select import *
# 创建监听套接字，作为关注的IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET,
SO_REUSEADDR,1)
s.bind(('0.0.0.0',8888))
s.listen(3)
# 创建poll对象
p = poll()
# 建立查找字典
fdmap = {s.fileno():s}
# 关注s套接字
p.register(s,POLLIN)
# 循环监控IO发生
while True:
# 提交监控
events = p.poll()
print(events)
for fd,event in events:
if fd == s.fileno():
c,addr = s.accept()
print("Connect from",addr)
p.register(c,POLLIN|POLLERR) # 添加新的关注IO
fdmap[c.fileno()] = c # 注意维护字典与register保持一致
elif event & POLLIN:
# 通过文件描述符取得对象
data = fdmap[fd].recv(1024).decode()
if not data:
p.unregister(fd) # 不再关注
fdmap[fd].close()
del fdmap[fd] # 从字典删除
continue
print(data)
fdmap[fd].send(b'OK')
epoll方法
代码实现: day10/epoll_server.py
- 使用方法 ： 基本与poll相同
生成对象改为 epoll()
将所有事件类型改为EPOLL类型 - epoll特点
epoll 效率比select poll要高
epoll 监控IO数量比select要多
epoll 的触发方式比poll要多 （EPOLLET边缘触发）
from socket import *
from select import *
# 创建监听套接字，作为关注的IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET,
SO_REUSEADDR,1)
s.bind(('0.0.0.0',8888))
s.listen(3)
# 创建epoll对象
p = epoll()
# 建立查找字典
fdmap = {s.fileno():s}
# 关注s套接字
p.register(s,EPOLLIN)
# 循环监控IO发生
while True:
# 提交监控
events = p.poll()
print("你有新的IO需要处理哦")
for fd,event in events:
if fd == s.fileno():
c,addr = s.accept()
print("Connect from",addr)
# 添加新的关注IO
p.register(c,EPOLLIN|EPOLLERR|EPOLLET) # 边缘触发
fdmap[c.fileno()] = c # 注意维护字典与register保持一致
# elif event & EPOLLIN:
# # 通过文件描述符取得对象
# data = fdmap[fd].recv(1024).decode()
# if not data:
# p.unregister(fd) # 不再关注
# fdmap[fd].close()
# del fdmap[fd] # 从字典删除
# continue
# print(data)
# fdmap[fd].send(b'OK')
HTTPServer v2.0
day10/http_server.py
- 主要功能 ：
【1】 接收客户端（浏览器）请求
【2】 解析客户端发送的请求
【3】 根据请求组织数据内容
【4】 将数据内容形成http响应格式返回给浏览器 - 升级点 ：
【1】 采用IO并发，可以满足多个客户端同时发起请求情况
【2】 通过类接口形式进行功能封装
【3】 做基本的请求解析，根据具体请求返回具体内容，同时处理客户端的非网页请求行为
"""
httpserver 2.0
"""
from socket import *
from select import select
class HTTPServer:
def __init__(self,host='0.0.0.0',port=80,dir=None):
self.host = host
self.port = port
self.address = (host,port)
self.dir = dir
self.rlist = []
self.wlist = []
self.xlist = []
# 直接创建套接字
self.create_socket()
# 创建套接字
def create_socket(self):
self.sockfd = socket()
self.sockfd.setsockopt(SOL_SOCKET,
SO_REUSEADDR,
1)
self.sockfd.bind(self.address)
# 启动服务
def serve_forever(self):
self.sockfd.listen(3)
print("Listen the port %d"%self.port)
# IO多路服用方法监控IO
self.rlist.append(self.sockfd)
while True:
rs,ws,xs=select(self.rlist,
self.wlist,
self.xlist)
for r in rs:
if r is self.sockfd:
# 浏览器链接
c,addr = r.accept()
self.rlist.append(c)
else:
# 处理具体请求
self.handle(r)
# 处理客户端请求
def handle(self,connfd):
request = connfd.recv(4096).decode()
# 客户端断开
if not request:
self.rlist.remove(connfd)
connfd.close()
return
# 解析请求，提取请求内容
request_line = request.split('\n')[0]
info = request_line.split(' ')[1]
print(connfd.getpeername(),':',info)
# 根据请求内容将其分为两类
if info == '/' or info[-5:] == '.html':
self.get_html(connfd,info)
else:
self.get_data(connfd,info)
connfd.close()
self.rlist.remove(connfd)
def get_data(self,connfd,info):
response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
response += "Content-Type:text/html\r\n"
response += '\r\n'
response += "<h1>Waiting for httpserver 3.0</h1>"
connfd.send(response.encode())
# 处理网页
def get_html(self,connfd,info):
if info == '/':
# 要主页
filename = self.dir+'/index.html'
else:
# 具体的网页
filename = self.dir + info
try:
fd = open(filename)
except Exception:
response = "HTTP/1.1 404 Not Found\r\n"
response += "Content-Type:text/html\r\n"
response += '\r\n'
response += "<h1>Sorry....</h1>"
else:
response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n"
response += "Content-Type:text/html\r\n"
response += '\r\n'
response += fd.read()
finally:
# 将响应发送给浏览器
connfd.send(response.encode())
if __name__ == '__main__':
# 通过HTTPServer类快速搭建服务
# 通过该服务让浏览器访问到我的网页
# 1. 使用流程
# 2. 需要用户确定的内容
# 用户决定的参数
HOST = '0.0.0.0'
PORT = 8000
DIR = './static'
httpd = HTTPServer(HOST,PORT,DIR) # 生成对象
httpd.serve_forever() # 启动服务
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