IO模型之非阻塞IO

1. IO模型非阻塞 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。

也就是说非阻塞的 recvform 系统调用调用之后，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

import socket

server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("127.0.0.1", 8088))
server.listen(5)
server.setblocking(False)
conn_List = [] # 用来存储接受到的客户端连接 

while True:  # 死循环一直监听
			try:
					conn, addr = server.accept()  # 连接循环
					conn_List.append(conn)  # 收到了就客户端的反应就加到 conn_List 列表里
					print(conn_List)
			except BlockingIOError:  # 没收到就会抛出异常
				conn_del_list = [] 
				conn_send_list = []# 生成两个列表 一个是需要删除的客户端连接  一个是 接受一个要发送数据的连接 还有需要发送的数据  
				
				for conn in conn_List:  # 循环已经加到 conn_List 列表里的客户端连接
					try:
						data = conn.recv(1024)  # 接收客户端的消息
						conn_send_list.append((conn, data))
						if not data: # 没有收到就说明客户端连接断开 Linux 
							conn_del_list.append(conn)  # 把没收到的连接放进要删除连接的列表里 注意不能在这里直接remove 因为循环列表过程中改变列表内元素的值 容易造成意外，所以先加到 conn_del_list 里面。
							continue
					except BlockingIOError: # 这个recv的动作是一个IO操作 所以 可能会卡主 设置False之后会报错 需要捕获异常 接着循环下一个 知道有客户端反应
						pass

					except ConnectionResetError:  # window 上的客户端断开异常
						conn_del_list.append(conn)
				conn_send_del_list = []  # 定义一个发送完数据给客户端需要删除的列表
				for conn_send in conn_send_list:  # 循环刚刚 收到消息的列表 以及要发送数据的那个元素元素
					conn, data = conn_send
					try:
						conn.send(data.upper())  # send 可能会卡主 需要捕获异常 
						conn_send_del_list.append(conn_send)  发完消息的conn 加到要删除的列表里

					except BlockingIOError:
						continue

				for conn_del in conn_del_list: # 删除刚才再循环中不能删除的conn
						conn_List.remove(conn_del)
				for conn_send_del in conn_send_del_list:
						conn_send_list.remove(conn_send_del)

客户端：

import socket

client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(("127.0.0.1", 8081))

while True:
    msg = input("msg>>:")
    client.send(msg.encode("utf8"))
    data = client.recv(1024)
print(data.decode("utf8"))