网络IO的模型中,之前介绍了select模型。select 确实是一个简明好用的模型。可是现在的服务器却越来越少采取这样的模型,原因之一就是它的性能让人担忧。虽然后来升级了poll模型,本质上还是和select模型类似。当然,当一个技术逐渐被人放弃的时候,很大程度上是有了更好的替代方案。没错,还有select/poll模型更好的网络IO模型,就是今天介绍的主角—Epoll。在很多地方,epoll都是高性能代名词,准确的说epoll是Linux内核升级的多路复用IO模型,在Unix和MacOS上类似的则是 Kqueue。

epoll优点

select的缺点之一就是在网络IO流到来的时候,线程会轮询监控文件数组,并且是线性扫描,还有最大值的限制。相比select,epoll则无需如此。服务器主线程创建了epoll对象,并且注册socket和文件事件即可。当数据抵达的时候,也就是对于事件发生,则会调用此前注册的那个io文件。

先看一个python的epoll例子,采用了网络上一段著名的code:

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940414243444546474849505152535455565758 import socketimport select EOL1 = b\’\\n\\n\’EOL2 = b\’\\n\\r\\n\’response = b\’HTTP/1.0 200 OK\\r\\nDate: Mon, 1 Jan 1996 01:01:01 GMT\\r\\n\’response += b\’Content-Type: text/plain\\r\\nContent-Length: 13\\r\\n\\r\\n\’response += b\’Hello, world!\’ # 创建套接字对象并绑定监听端口serversocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)serversocket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)serversocket.bind((\’0.0.0.0\’, 8080))serversocket.listen(1)serversocket.setblocking(0) # 创建epoll对象,并注册socket对象的 epoll可读事件epoll = select.epoll()epoll.register(serversocket.fileno(), select.EPOLLIN) try:    connections = {}    requests = {}    responses = {}    while True:        # 主循环,epoll的系统调用,一旦有网络IO事件发生,poll调用返回。这是和select系统调用的关键区别        events = epoll.poll(1)        # 通过事件通知获得监听的文件描述符,进而处理        for fileno, event in events:            # 注册监听的socket对象可读,获取连接,并注册连接的可读事件            if fileno == serversocket.fileno():                connection, address = serversocket.accept()                connection.setblocking(0)                epoll.register(connection.fileno(), select.EPOLLIN)                connections[connection.fileno()] = connection                requests[connection.fileno()] = b\’\’                responses[connection.fileno()] = response            elif event & select.EPOLLIN:                # 连接对象可读,处理客户端发生的信息,并注册连接对象可写                requests[fileno] += connections[fileno].recv(1024)                if EOL1 in requests[fileno] or EOL2 in requests[fileno]:                    epoll.modify(fileno, select.EPOLLOUT)                    print(\’-\’ * 40 + \’\\n\’ + requests[fileno].decode()[:2])            elif event & select.EPOLLOUT:                # 连接对象可写事件发生,发送数据到客户端                byteswritten = connections[fileno].send(responses[fileno])                responses[fileno] = responses[fileno][byteswritten:]                if len(responses[fileno]) == 0:                    epoll.modify(fileno, 0)                    connections[fileno].shutdown(socket.SHUT_RDWR)            elif event & select.EPOLLHUP:                epoll.unregister(fileno)                connections[fileno].close()                del connections[fileno]finally:    epoll.unregister(serversocket.fileno())    epoll.close()    serversocket.close()

可见epoll使用也很简单,并没有过多复杂的逻辑,当然主要是在系统层面封装的好。至于Epoll的原理,也不是三言两语可以解释清楚,作为开发者,先学会如何使用API。

epoll与tornado

既然epoll是一种高性能的网络io模型,很多web框架也采取epoll模型。大名鼎鼎tornado是python框架中一个高性能的异步框架,其底层也是来者epoll的IO模型。
当然,tornado是跨平台的,因此他的网络io,在linux下是epoll,unix下则是kqueue。幸好tornado都做了封装,对于开发者及其友好,下面看一个tornado写的回显例子。

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435 import errnoimport functoolsimport tornado.ioloopimport socket def handle_connection(connection, address):    \”\”\” 处理请求,返回数据给客户端 \”\”\”    data = connection.recv(2014)    print data    connection.send(data) def connection_ready(sock, fd, events):    \”\”\” 事件回调函数,主要用于socket可读事件,用于获取socket的链接 \”\”\”    while True:        try:            connection, address = sock.accept()        except socket.error as e:            if e.args[0] not in (errno.EWOULDBLOCK, errno.EAGAIN):                raise            return        connection.setblocking(0)        handle_connection(connection, address) if __name__ == \’__main__\’:    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM, 0)    sock.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)    sock.setblocking(0)    sock.bind((\”\”, 5000))    sock.listen(128)    # 使用tornado封装好的epoll接口,即IOLoop对象    io_loop = tornado.ioloop.IOLoop.current()    callback = functools.partial(connection_ready, sock)    # io_loop对象注册网络io文件描述符和回调函数与io事件的绑定    io_loop.add_handler(sock.fileno(), callback, io_loop.READ)    io_loop.start()

上面的代码来者tornado的模块IOLoop源码的文档,很简明的介绍了在tornado中如何使用网络IO。当然具体的封装实现,可以参考tornado源码获知,在此不做介绍了。