Python并发编程:非阻塞IO

news2024/11/16 9:31:04

非阻塞IO(non-blocking IO)

Linux下,可以通过设置socket使其变为non-blocking,当对一个non-blocking socket执行读操作时,流程是这个样子

   从图中可以看出,当用户进程发出read操作时,如果kernel中的数据还没有准备好,那么它并不会block用户进程,而是立刻返回一个error。从用户进程角度讲 ,它发起一个read操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。用户进程判断结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是用户就可以在本次到下次再发起read询问的时间间隔内做其他事情,或者直接再次发送read操作。一旦kernel中的数据准备好了,并且又再次收到了用户进程的system call,那么它马上就将数据拷贝到了用户内存(这一阶段仍然是阻塞的),然后返回。

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也就是说非阻塞的recvform系统调用之后,进程并没有被阻塞,内核马上返回给进程,如果数据还没准备好,

此时会返回一个error。进程在返回之后,可以干点别的事情,然后再发起recvform系统调用。重复上面的过程,

循环往复的进行recvform系统调用。这个过程通常被称之为轮询。轮询检查内核数据,直到数据准备好,再拷贝数据到进程,

进行数据处理。需要注意,拷贝数据整个过程,进程仍然是属于阻塞的状态

  

  所以,在非阻塞式IO中,用户进程其实是需要不断的主动询问kernel数据准备好了没有。

非阻塞IO示例

服务端:

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from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

server.bind(('127.0.0.1'8080))

server.listen(5)

server.setblocking(False)

rlist = []

wlist = []

while True:

    try:

        conn, addr = server.accept()

        rlist.append(conn)

        print(rlist)

    except BlockingIOError:

        del_rlist = []

        for sock in rlist:

            try:

                data = sock.recv(1024)

                if not data:

                    del_rlist.append(sock)

                wlist.append(sock, data.upper())

            except BlockingIOError:

                continue

            except Exception:

                sock.close()

                del_rlist.append(sock)

        del_wlist = []

        for item in wlist:

            try:

                sock = item[0]

                data = item[1]

                sock.send(data)

                del_wlist.append(item)

            except BlockingIOError:

                pass

        for item in del_wlist:

            wlist.remove(item)

        for sock in del_rlist:

            rlist.remove(sock)

server.close()

  客户端:

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from socket import *

= socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

c.connect(('127.0.0.1'8080))

while True:

    msg = input("请输入信息:").strip()

    if not msg:

        continue

    c.send(msg.encode('utf-8'))

    data = c.recv(1024)

    print(data.decode('utf-8'))

c.close()

  

  但是非阻塞IO模型绝不被推荐。

我们不能否认其优点:能够在等待任务完成的时间里干其他活了(包括提交其他任务,也就是 “后台” 可以有多个任务在“”同时“”执行)。

但是也难掩其缺点:

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1. 循环调用recv()将大幅度推高CPU占用率;这也是我们在代码中留一句time.sleep(2)的原因,否则在低配主机下极容易出现卡机情况

2. 任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。

这会导致整体数据吞吐量的降低。

  此外,在这个方案中recv()更多的是起到检测“操作是否完成”的作用,实际操作系统提供了更为高效的检测“操作是否完成“作用的接口,例如select()多路复用模式,可以一次检测多个连接是否活跃。

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