4-3 非阻塞IO

匿名 (未验证) 提交于 2019-12-03 00:14:01

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 from socket import *  server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) server.bind(('127.0.0.1',8099)) server.listen(5) server.setblocking(False)   rlist=[] wlist=[] while True:     try:         conn, addr = server.accept()         rlist.append(conn)         print(rlist)      except BlockingIOError:         del_rlist=[]         for sock in rlist:             try:                 data=sock.recv(1024)                 if not data:                     del_rlist.append(sock)                 wlist.append((sock,data.upper()))             except BlockingIOError:                 continue             except Exception:                 sock.close()                 del_rlist.append(sock)          del_wlist=[]         for item in wlist:             try:                 sock = item[0]                 data = item[1]                 sock.send(data)                 del_wlist.append(item)             except BlockingIOError:                 pass          for item in del_wlist:             wlist.remove(item)           for sock in del_rlist:             rlist.remove(sock)  server.close()   #客户端 from socket import * c=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) c.connect(('127.0.0.1',8080))  while True:     msg=input('>>: ')     if not msg:continue     c.send(msg.encode('utf-8'))     data=c.recv(1024)     print(data.decode('utf-8'))

但是非阻塞IO模型绝不被推荐。

我们不能否则其优点:能够在等待任务完成的时间里干其他活了(包括提交其他任务,也就是 “后台” 可以有多个任务在“”同时“”执行)。

但是也难掩其缺点:

1. 循环调用recv()将大幅度推高CPU占用率;这也是我们在代码中留一句time.sleep(2)的原因,否则在低配主机下极容易出现卡机情况 2. 任务完成的响应延迟增大了,因为每过一段时间才去轮询一次read操作,而任务可能在两次轮询之间的任意时间完成。 这会导致整体数据吞吐量的降低。

此外,在这个方案中recv()更多的是起到检测“操作是否完成”的作用,实际操作系统提供了更为高效的检测“操作是否完成“作用的接口,例如select()多路复用模式,可以一次检测多个连接是否活跃。

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