深入理解 tornado 之底层 ioloop 实现

最近打算学习 tornado 的源码，所以就建立一个系列主题 “深入理解 tornado”。 在此记录学习经历及个人见解与大家分享。文中一定会出现理解不到位或理解错误的地方，还请大家多多指教

进入正题：

tornado 优秀的大并发处理能力得益于它的 web server 从底层开始就自己实现了一整套基于 epoll 的单线程异步架构（其他 python web 框架的自带 server 基本是基于 wsgi 写的简单服务器，并没有自己实现底层结构。 关于 wsgi 详见之前的文章： 自己写一个 wsgi 服务器运行 Django 、Tornado 应用）。 那么 tornado.ioloop 就是 tornado web server 最底层的实现。

看 ioloop 之前，我们需要了解一些预备知识，有助于我们理解 ioloop。

epoll

ioloop 的实现基于 epoll ，那么什么是 epoll？ epoll 是Linux内核为处理大批量文件描述符而作了改进的 poll 。
那么什么又是 poll ？ 首先，我们回顾一下， socket 通信时的服务端，当它接受（ accept ）一个连接并建立通信后（ connection ）就进行通信，而此时我们并不知道连接的客户端有没有信息发完。 这时候我们有两种选择：

1. 一直在这里等着直到收发数据结束；
2. 每隔一定时间来看看这里有没有数据；

第二种办法要比第一种好一些，多个连接可以统一在一定时间内轮流看一遍里面有没有数据要读写，看上去我们可以处理多个连接了，这个方式就是 poll / select 的解决方案。 看起来似乎解决了问题，但实际上，随着连接越来越多，轮询所花费的时间将越来越长，而服务器连接的 socket 大多不是活跃的，所以轮询所花费的大部分时间将是无用的。为了解决这个问题， epoll 被创造出来，它的概念和 poll 类似，不过每次轮询时，他只会把有数据活跃的 socket 挑出来轮询，这样在有大量连接时轮询就节省了大量时间。

对于 epoll 的操作，其实也很简单，只要 4 个 API 就可以完全操作它。

epoll_create

用来创建一个 epoll 描述符（ 就是创建了一个 epoll ）

epoll_ctl

操作 epoll 中的 event；可用参数有：

而事件的监听方式有七种，而我们只需要关心其中的三种：

epoll_wait

就是让 epoll 开始工作，里面有个参数 timeout，当设置为非 0 正整数时，会监听（阻塞） timeout 秒；设置为 0 时立即返回，设置为 -1 时一直监听。

在监听时有数据活跃的连接时其返回活跃的文件句柄列表（此处为 socket 文件句柄）。

close

关闭 epoll

现在了解了 epoll 后，我们就可以来看 ioloop 了 （如果对 epoll 还有疑问可以看这两篇资料： epoll 的原理是什么、百度百科：epoll）

tornado.ioloop

很多初学者一定好奇 tornado 运行服务器最后那一句 tornado.ioloop.IOLoop.current().start() 到底是干什么的。 我们先不解释作用，来看看这一句代码背后到底都在干什么。

先贴 ioloop 代码：