Python Day 36 并发编程（IO模型）

IO模型

网络IO模型

• 图
  • 
• recv/send connect/accept recvfrom/sendto

• 阻塞IO blockingIO

  • blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段（等待数据和拷贝数据两个阶段）都被block了。 
    • 影响其他任务进行。
    • 

• 非阻塞IO nonblockingIO

  • 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。但是非阻塞IO模型绝不被推荐。

  • 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。

    可以提高效率，进行其他任务

    非阻塞形式实现了并发的socket server，太耗费cpu，没有数据来的时候程序告诉处理极大的占用了cpu资源

• IO多路复用 IOmultiplexing

IO multiplexing这个词可能有点陌生，但是如果我说select/epoll，大概就都能明白了。
有些地方也称这种IO方式为事件驱动IO(event driven IO)。我
们都知道，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/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。

• • • 
  • 工作机制
    • select windows 轮询
    • poll linux 轮询，poll能够监听的对象比select要多
    • epoll linux 不是采用轮询，而是采用回调的形式
    • selectors 模块 能够采取最佳的机制
  • socketserver tcp协议并发 selectors（IO多路复用）+多线程

 强调：

    1. 如果处理的连接数不是很高的话，使用select/epoll的web server不一定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延迟还更大。select/epoll的优势并不是对于单个连接能处理得更快，而是在于能处理更多的连接。

    2. 在多路复用模型中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，如上图所示，整个用户的process其实是一直被block的。只不过process是被select这个函数block，而不是被socket IO给block。

    结论: select的优势在于可以处理多个连接，不适用于单个连接 

 select监听fd变化的过程分析：

　　用户进程创建socket对象，拷贝监听的fd到内核空间，每一个fd会对应一张系统文件表，内核空间的fd响应到数据后，就会发送信号给用户进程数据已到；
　　用户进程再发送系统调用，比如（accept）将内核空间的数据copy到用户空间，同时作为接受数据端内核空间的数据清除，这样重新监听时fd再有新的数据又可以响应到了（发送端因为基于TCP协议所以需要收到应答后才会清除）。

该模型的优点：
　　相比其他模型，使用select() 的事件驱动模型只用单线程（进程）执行，占用资源少，不消耗太多 CPU，同时能够为多客户端提供服务。如果试图建立一个简单的事件驱动的服务器程序，这个模型有一定的参考价值。

该模型的缺点：
　　首先select()接口并不是实现“事件驱动”的最好选择。因为当需要探测的句柄值较大时，select()接口本身需要消耗大量时间去轮询各个句柄。
　　很多操作系统提供了更为高效的接口，如linux提供了epoll，BSD提供了kqueue，Solaris提供了/dev/poll，…。
　　如果需要实现更高效的服务器程序，类似epoll这样的接口更被推荐。遗憾的是不同的操作系统特供的epoll接口有很大差异，
　　所以使用类似于epoll的接口实现具有较好跨平台能力的服务器会比较困难。
　　其次，该模型将事件探测和事件响应夹杂在一起，一旦事件响应的执行体庞大，则对整个模型是灾难性的。

• 信号驱动IO signal drivenIO（不常用）

• 异步IO asynchronous IO （会依赖异步框架）

• 几种模型对比：