IO模型

一. IO模型

模型就是解决某个问题的套路

IO问题:

输入输出

我要一个用户名用来执行登陆操作,问题用户名需要用户输入,输入需要耗时, 如果输入没有完成,后续逻辑无法继续,所以默认的处理方式就是 等

将当前进程阻塞住,切换至其他进程执行,等到按下回车键,拿到了一个用户名,再唤醒刚才的进程,将状态调整为就绪态

以上处理方案 就称之为阻塞IO模型

存在的问题:

当执行到recv时,如果对象并没有发送数据,程序阻塞了,无法执行其他任务

解决方案:

多线程或多进程,

当客户端并发量非常大的时候,服务器可能就无法开启新的线程或进程,如果不对数量加以限制 服务器就崩溃了

线程池或进程池

首先限制了数量 保证服务器正常运行,但是问题是,如果客户端都处于阻塞状态,这些线程也阻塞了

协程:

使用一个线程处理所有客户端,当一个客户端处于阻塞状态时可以切换至其他客户端任务

 二.非阻塞IO模型

 

阻塞IO模型在执行recv 和 accept 时 都需要经历wait_data

 

非阻塞IO即 在执行recv 和accept时 不会阻塞 可以继续往下执行

 

如何使用:

 

将server的blocking设置为False 即设置非阻塞

 

存在的问题 :

 

这样一来 你的进程 效率 非常高 没有任何的阻塞

 

很多情况下 并没有数据需要处理,但是我们的进程也需要不停的询问操作系统 会导致CPU占用过高

 

而且是无意义的占用

 

案例：

import socket
import time

server = socket.socket()
server.bind(("192.168.13.103",1688))
server.listen()
server.setblocking(False) # 默认为阻塞    设置为False 表示非阻塞

# 用来存储客户端的列表
clients = []

#　链接客户端的循环
while True:
    try:
        client,addr = server.accept()   # 接受三次握手信息
        # print("来了一个客户端了.... %s" % addr[1])
        # 有人链接成功了
        clients.append(client)
    except BlockingIOError as e:
        # print("还没有人连过来.....")
        # time.sleep(0.5)
        # 服务你的客人去
        for c in clients[:]:
            try: # 可能这个客户端还没有数据过来
                # 开始通讯任务
                data = c.recv(2048)
                c.send(data.upper())
            except BlockingIOError as e:
                print("这个客户端还不需要处理.....",)

            except ConnectionResetError:
                # 断开后删除这个客户端
                clients.remove(c)
        print("=======================",len(clients))

 

三.多路复用IO模型

案例：

import os
import socket, select

server = socket.socket()
server.bind(("127.0.0.1", 1688))
server.listen()

# 需要使用select
# 参数1   rlist   里面存储需要被检测是否可读(是否可以执行recv)的socket对象
# 参数2   wlist   里面存储需要被检测是否可写(是否可以执行send)的socket对象
# 参数3   xlist 存储你需要关注异常条件  忽略即可
# 参数4   timeout  检测超时时间  一段时间后还是没有可以被处理的socket 那就返回空列表
# 返回值:  三个列表
# 1    已经有数据到达的socket对象
# 2    可以发送数据的socket对象    怎么可以发 缓冲区没有满
# 3    忽略....


rlist = [server, ]
wlist = []

msgs = []
while True:
    r_list, w_list, _ = select.select(rlist, wlist, [])  # 阻塞直到ｓｏｃｋｅｔ可读或是可写
    # 处理可读的socket
    for i in r_list:
        if i == server:
            client,addr = server.accept()
            print('%s连接了服务器' % os.getpid())
            rlist.append(client)
        else:
            try:
                data = i.recv(2048)
                if not data:
                    raise ConnectionResetError()
                wlist.append(i)
                msgs.append((i,data))
            except ConnectionResetError:
                print('%s与服务器断开连接'%os.getpid())
                i.close()
                rlist.remove(i)
                if i in wlist:wlist.remove(i)

#     处理可写的数据
    for i in w_list:
        for msg in msgs[:]:
            if msg[0] == i:
                i.send(msg[1].upper())
                msgs.remove(msg)
                rlist.remove(i)