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python之select与selector

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select/poll/epoll的区别

I/O多路复用的本质就是用select/poll/epoll，去监听多个socket对象。

参考：Linux IO模式及 select、poll、epoll详解

  1. select是不断轮询去监听的socket，socket个数有限制，一般为1024个（文件描述符为1024，该值可以修改）；随着文件描述符数量增加，轮询一回成本增加。
  2. poll采用轮询方式监听，只不过没有个数限制；
  3. epoll不采用轮询方式去监听，而是当socket有变化时通过回调的方式主动告知用户进程；无最大链接数的限制。

水平触发（Level Triggered），select()和poll()将就绪的文件描述符告诉进程后，如果进程没有对其进行IO操作，那么下次调用select()和poll()的时候将再次报告这些文件描述符，所以它们一般不会丢失就绪的消息，这种方式称为。

边缘触发（Edge Triggered），只告诉进程哪些文件描述符刚刚变为就绪状态，它只说一遍，如果我们没有采取行动，那么它将不会再次告知，这种方式称为边缘触发。

select

参考：https://docs.python.org/3/library/select.html#module-select

参考：https://pymotw.com/2/select/#module-select

Python的select()方法直接调用操作系统的IO接口，它监控sockets,open files, and pipes(所有带fileno()方法的文件句柄)何时变成readable 和writeable, 或者通信错误，select()使得同时监控多个连接变的简单，并且这比写一个长循环来等待和监控多客户端连接要高效，因为select直接通过操作系统提供的C的网络接口进行操作，而不是通过Python的解释器。

select使用

  1. 创建两个列表来表示输入输出信息给select： select()方法接收并监控3个通信列表， 第一个是所有的输入的data，就是指外部发过来的数据，第2个是监控和接收所有要发出去的data，第3个监控错误信息；
  2. select()返回3个新的list，分别赋值为readable，writable，exceptional。所有在readable list中的socket连接代表有数据可接收(recv)；所有在writable list中的存放着你可以对其进行发送(send)操作的socket连接；当连接通信出现error时会把error写到exceptional列表中。

Readable list 中的socket 3种可能状态

  • 第一种是如果这个socket是main "server" socket,它负责监听客户端的连接，如果这个main server socket出现在readable里，那代表这是server端已经ready来接收一个新的连接进来了，为了让这个main server能同时处理多个连接，在下面的代码里，我们把这个main server的socket设置为非阻塞模式。
  • socket是已经建立了的连接，它把数据发了过来，这个时候你就可以通过recv()来接收它发过来的数据，然后把接收到的数据放到queue里，这样你就可以把接收到的数据再传回给客户端了。
  • 这个客户端已经断开了，所以你再通过recv()接收到的数据就为空了，所以这个时候你就可以把这个跟客户端的连接关闭了。

writable list中的socket

  • 如果这个客户端连接在跟它对应的queue里有数据，就把这个数据取出来再发回给这个客户端；
  • 否则就把这个连接从output list中移除，这样下一次循环select()调用时检测到outputs list中没有这个连接，那就会认为这个连接还处于非活动状态。

server

import socket
import select
import queueHOST = ('localhost',9999)
server = socket.socket()
server.setblocking(False)
server.bind(HOST)
server.listen(3)inputs = [server,]
outputs = []
message_queues = {}
print('inputs:',inputs)while True:
print('waiting for next event')
print('***************inputs:', inputs)
readable, writeable, exeptional = select.select(inputs,outputs,inputs)
# 如果没有任何fd就绪，程序一直会阻塞在这
print('-------------readable:',readable )
for s in readable:
if s is server:
conn,addr = s.accept()
print('server is %',s)
print('new connection from %s' % conn)
conn.setblocking(0)
inputs.append(conn)
message_queues[conn] = queue.Queue()
else:
data = s.recv(1024)
if data:
print('收到来自[%s]的数据：%s' %(s.getpeername()[0],data))
message_queues[s].put(data)
if s not in outputs:
outputs.append(s)
else:
print('客户端断开') if s in outputs:
outputs.remove(s)
inputs.remove(s)
del message_queues[s]
print('++++++++++++=writeabld:',writeable)
for s in writeable:
try:
next_msg = message_queues[s].get_nowait() except queue.Empty:
print("client [%s]" % s.getpeername()[0], "queue is empty..")
outputs.remove(s) else:
print("sending msg to [%s]" % s.getpeername()[0], next_msg)
s.send(next_msg.upper()) for s in exeptional:
print("handling exception for ", s.getpeername())
inputs.remove(s)
if s in outputs:
outputs.remove(s)
s.close() del message_queues[s]

client

import socket
import sysmessages = [ b'This is the message. ',
b'It will be sent ',
b'in parts.',
]
server_address = ('localhost', 9999)# Create a TCP/IP socket
socks = [ socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) for i in range(3)]# Connect the socket to the port where the server is listening
print('connecting to %s port %s' % server_address)
for s in socks:
s.connect(server_address)print('***',socks)
for message in messages: # Send messages on both sockets
for s in socks:
print('%s: sending "%s"' % (s.getsockname(), message) )
s.send(message) # Read responses on both sockets
for s in socks:
data = s.recv(1024)
print( '%s: received "%s"' % (s.getsockname(), data) )
if not data:
print(sys.stderr, 'closing socket', s.getsockname() )

selector

参考：https://docs.python.org/3/library/selectors.html

这个模块允许高级别和高效的I/O多路复用，建立在select模块之上，相当于epoll。如果不是对精确OS级别的原语控制，推荐使用这个模块。

selector定义了一个BaseSelector抽象基类，以及一些具体的实现(KqueueSelector, EpollSelector…)，可以用于在多个文件对象上等待I/O准备通知。

DefaultSelector是当前平台上可用的最高效实现的别名：这应该是大多数用户的默认选择。

支持的文件对象类型取决于平台：在Windows上，支持套接字，但不支持管道，而在Unix上，两者都得到支持(一些其他类型也可以支持，比如fifos或特殊文件设备)。

事件：一个位掩码，指示在给定的文件对象上应该等待哪些I/O事件。它可以是以下模块常用的组合

EVENT_READ： Available for read
EVENT_WRITE：Available for write

class selectors.DefaultSelector                  默认选择器类，使用当前平台上可用的最有效的实现。

实例

import selectors
import socketsel = selectors.DefaultSelector()def accept(sock, mask): # sock相当于key.fileobj
conn, addr = sock.accept() # Should be ready
print('accepted', conn, 'from', addr)
conn.setblocking(False)
sel.register(conn, selectors.EVENT_READ, read)def read(conn, mask):
data = conn.recv(1000) # Should be ready
if data:
print('echoing', repr(data), 'to', conn)
conn.send(data) # Hope it won't block
else:
print('closing', conn)
sel.unregister(conn)
conn.close()sock = socket.socket()
sock.bind(('localhost', 1234))
sock.listen(100)
sock.setblocking(False)
sel.register(sock, selectors.EVENT_READ, accept)while True:
events = sel.select() # 根据系统是否支持，使用epoll还是select，优先epoll。默认阻塞，有活动连接就返回活动的连接列表
for key, mask in events:
callback = key.data # 相当于回调accept
callback(key.fileobj, mask) # key.fileobj相当于建立连接后的conn