Python三大并發(fā)服務器詳解

1.select

select最早于1983年出現在4.2BSD中，它通過一個select()系統調用來監(jiān)視多個文件描述符的數組，當select()返回后，該數組中就緒的文件描述符便會被內核修改標志位，使得進程可以獲得這些文件描述符從而進行后續(xù)的讀寫操作。

select目前幾乎在所有的平臺上支持，其良好跨平臺支持也是它的一個優(yōu)點，事實上從現在看來，這也是它所剩不多的優(yōu)點之一。

select的一個缺點在于單個進程能夠監(jiān)視的文件描述符的數量存在最大限制，在Linux上一般為1024，不過可以通過修改宏定義甚至重新編譯內核的方式提升這一限制。

另外，select()所維護的存儲大量文件描述符的數據結構，隨著文件描述符數量的增大，其復制的開銷也線性增長。同時，由于網絡響應時間的延遲使得大量TCP連接處于非活躍狀態(tài)，但調用select()會對所有socket進行一次線性掃描，所以這也浪費了一定的開銷。

原理：

在python中，select函數是一個對底層操作系統的直接訪問的接口。它用來監(jiān)控sockets、files和pipes，等待IO完成(Waiting for I/O completion)。當有可讀、可寫或是異常事件產生時，select可以很容易的監(jiān)控到。

select.select(rlist, wlist, xlist[, timeout]) 傳遞三個參數，一個為輸入而觀察的文件對象列表，一個為輸出而觀察的文件對象列表和一個觀察錯誤異常的文件列表。第四個是一個可選參數，表示超時秒數。其返回3個tuple，每個tuple都是一個準備好的對象列表，它和前邊的參數是一樣的順序。下面，主要結合代碼，簡單說說select的使用。

程序過程：

1、該程序主要是利用socket進行通信，接收客戶端發(fā)送過來的數據，然后再發(fā)還給客戶端。

2、首先建立一個TCP/IP socket，并將其設為非阻塞，然后進行bind和listen。

3、通過select函數獲取到三種文件列表，分別對每個列表的每個元素進行輪詢，對不同socket進行不同的處理，最外層循環(huán)直到inputs列表為空為止

4、當設置timeout參數時，如果發(fā)生了超時，select函數會返回三個空列表。

2.poll

poll在1986年誕生于System V Release 3，它和select在本質上沒有多大差別，但是poll沒有最大文件描述符數量的限制。

poll和select同樣存在一個缺點就是，包含大量文件描述符的數組被整體復制于用戶態(tài)和內核的地址空間之間，而不論這些文件描述符是否就緒，它的開銷隨著文件描述符數量的增加而線性增大。

另外，select()和poll()將就緒的文件描述符告訴進程后，如果進程沒有對其進行IO操作，那么下次調用select()和poll()的時候將再次報告這些文件描述符，所以它們一般不會丟失就緒的消息，這種方式稱為水平觸發(fā)(Level Triggered)。

3.epoll

直到Linux2.6才出現了由內核直接支持的實現方法，那就是epoll，它幾乎具備了之前所說的一切優(yōu)點，被公認為Linux2.6下性能最好的多路I/O就緒通知方法。

epoll可以同時支持水平觸發(fā)和邊緣觸發(fā)(Edge Triggered，只告訴進程哪些文件描述符剛剛變?yōu)榫途w狀態(tài)，它只說一遍，如果我們沒有采取行動，那么它將不會再次告知，這種方式稱為邊緣觸發(fā))，理論上邊緣觸發(fā)的性能要更高一些，但是代碼實現相當復雜。

epoll同樣只告知那些就緒的文件描述符，而且當我們調用epoll_wait()獲得就緒文件描述符時，返回的不是實際的描述符，而是一個代表就緒描述符數量的值，你只需要去epoll指定的一個數組中依次取得相應數量的文件描述符即可，這里也使用了內存映射(mmap)技術，這樣便徹底省掉了這些文件描述符在系統調用時復制的開銷。

另一個本質的改進在于epoll采用基于事件的就緒通知方式。在select/poll中，進程只有在調用一定的方法后，內核才對所有監(jiān)視的文件描述符進行掃描，而epoll事先通過epoll_ctl()來注冊一個文件描述符，一旦基于某個文件描述符就緒時，內核會采用類似callback的回調機制，迅速激活這個文件描述符，當進程調用epoll_wait()時便得到通知。友情提示：獲得更多學科學習視頻+資料+源碼，請加QQ：3276250747。

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作者：黑馬程序員工智能+Python培訓學院

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