Python の選択モジュールの詳細な分析

はじめに

Python の select モジュールは I/O 多重化に焦点を当てており、select poll と epoll の 3 つのメソッドを提供します (後者の 2 つは Linux で使用でき、Windows は select のみをサポートします)。また、kqueue メソッド (freeBSD システム) も提供します

メソッドの選択

プロセスは、カーネルが監視するファイル記述子 (最大 1024 fds) とどのイベントを指定します。ファイル記述子イベントが発生しない場合、プロセスはブロックされます。これが発生すると、プロセスはブロックされます。目が覚める。

select()を呼び出すと:

1. コンテキストをカーネル状態に切り替えます

2. fdをユーザー空間からカーネル空間にコピーします

3. カーネルはすべてのfdを走査して、対応するイベントが発生するかどうかを確認します

4. Ifそれが起こらない場合は、プロセスをブロックします。デバイスドライバーが割り込みまたはタイムアウトを生成したら、プロセスを起動して再度トラバースします

5. トラバースした fd を返します

6. fd をカーネル空間からユーザー空間にコピーします

fd:ファイル記述子 ファイル記述子

fd_r_list, fd_w_list, fd_e_list = select.select(rlist, wlist, xlist, [timeout])

パラメータ: 4 つのパラメータが受け入れられます (最初の 3 つは必須です)

rlist: 読み取りの準備ができるまで待機します

wlist: 書き込みの準備ができるまで待機します

xlist: 「例外条件」を待機します

timeout: タイムアウト時間

戻り値: 3 つのリスト

select メソッドはファイル記述子を監視するために使用されます (ファイル記述子条件が発生したとき)ファイル記述子のステータスが変化すると、3 つのリストが返されます

1. パラメーター 1 シーケンスの fd が「読み取り可能」条件を満たすと、取得が発生します fd を変更して追加しますfd_r_list に追加

2. パラメータ 2 のシーケンスに fd が含まれている場合、シーケンス内のすべての fd を fd_w_list に追加します

3. パラメータ 3 のシーケンスの fd でエラーが発生した場合、エラーが発生した fd は fd_e_list に追加されます

4.タイムアウトが空の場合、select はリッスン ハンドルが変更されるまでブロックします

タイムアウト = n (正の整数) の場合、リッスン ハンドルがすべて変更されない場合、select は n 秒間ブロックし、その後 3 つの空の値を返します監視対象のハンドルが変更されると、それが直接実行されます。

例:

同時サーバーを実装するには select を使用します

import socket
import select
 
s = socket.socket()
s.bind(('127.0.0.1',8888))
s.listen(5)
r_list = [s,]
num = 0
while True:
 rl, wl, error = select.select(r_list,[],[],10)
 num+=1
 print('counts is %s'%num)
 print("rl's length is %s"%len(rl))
 for fd in rl:
  if fd == s:
   conn, addr = fd.accept()
   r_list.append(conn)
   msg = conn.recv(200)
   conn.sendall(('first----%s'%conn.fileno()).encode())
  else:
   try:
    msg = fd.recv(200)
    fd.sendall('second'.encode())
   except ConnectionAbortedError:
    r_list.remove(fd)
 
s.close()

import socket
 
flag = 1
s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1',8888))
while flag:
 input_msg = input('input>>>')
 if input_msg == '0':
  break
 s.sendall(input_msg.encode())
 msg = s.recv(1024)
 print(msg.decode())
 
s.close()

サーバー側では、select を継続的に呼び出す必要があることがわかります。これは次のことを意味します:

1 ファイル記述子が多すぎると、ファイル記述子のコピーユーザー空間とカーネル空間の間の処理は非常に時間がかかります

2 ファイル記述子が多すぎると、カーネルによるファイル記述子の走査も時間の無駄になります

3 Select は最大 1024 個のファイル記述子のみをサポートします

pollと Select はあまり変わらないので、この記事では紹介しません

epoll メソッド:

epoll は select を非常によく改善しました:

1. epoll の解決策は epoll_ctl 関数にあります。新しいイベントが epoll ハンドルに登録されるたびに、epoll_wait 中にコピーが繰り返されるのではなく、すべての fd がカーネルにコピーされます。 epoll は、各 fd がプロセス全体で 1 回だけコピーされることを保証します。

2. epoll は、epoll_ctl 中に指定された fd を走査し (この時間が必須です)、各 fd のコールバック関数を指定します。デバイスの準備が整い、待機キュー上のウェイターを起動すると、このコールバックは関数と呼ばれます。このコールバック関数は、ready fd をready リンク リストに追加します。 epoll_wait の仕事は実際には、この準備完了リストに準備完了の fd があるかどうかをチェックすることです

3. epoll にはファイル記述子に対する追加の制限はありません

select.epoll(sizehint=-1, flags=0) は epoll オブジェクトを作成します

epoll.close()

epoll オブジェクトの制御ファイル記述子を閉じる

epoll.fileno()

制御 fd のファイル記述子番号を返す

epoll.fromfd(fd)

指定されたファイル記述子からepollオブジェクトを作成します。指定されたfdに従ってepollオブジェクトを作成します

epoll.register(fd[,eventmask])

fd記述子をepollに登録しますfd と対応するイベントを epoll オブジェクトに登録します

epoll.modify(fd,eventmask )

fd のイベントを変更します

epoll.unregister(fd)

epoll オブジェクトから登録されたファイル記述子。Unregister

epoll.poll(timeout=-1, maxevents=-1)

登録された fd イベントが発生するまでイベントを秒単位で待機します (浮動小数点数)。次の形式で返されます: {(fd1,event1),(fd2,event2),……( fdn,eventn)}

イベント:

EPOLLIN 読み取り可能 読み取り可能なステータスシンボルは 1

EPOLLOUT 書き込み可能書き込み可能なステータス シンボルは 4

EPOLLPRI 読み取り用の緊急データ

EPOLLERR アソシエーションでエラー状態が発生しました。 fd エラー ステータス シンボルは 8

EPOLLHUP アソシエーションでハングアップが発生しました

。

EPOLLET Set Edge Trigger behavior, the default is Level Trigger behavior 默认为水平触发，设置该事件后则边缘触发

EPOLLONESHOT Set one-shot behavior. After one event is pulled out, the fd is internally disabled

EPOLLRDNORM Equivalent to EPOLLIN

EPOLLRDBAND Priority data band can be read.

EPOLLWRNORM Equivalent to EPOLLOUT

EPOLLWRBAND Priority data may be written.

EPOLLMSG Ignored.

水平触发和边缘触发：

Level_triggered(水平触发，有时也称条件触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll.poll()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据一次性全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用 epoll.poll()时，它还会通知你在上没读写完的文件描述符上继续读写，当然如果你一直不去读写，它会一直通知你！！！如果系统中有大量你不需要读写的就绪文件描述符，而它们每次都会返回，这样会大大降低处理程序检索自己关心的就绪文件描述符的效率！！！ 优点很明显：稳定可靠

Edge_triggered(边缘触发，有时也称状态触发)：当被监控的文件描述符上有可读写事件发生时，epoll.poll()会通知处理程序去读写。如果这次没有把数据全部读写完(如读写缓冲区太小)，那么下次调用epoll.poll()时，它不会通知你，也就是它只会通知你一次，直到该文件描述符上出现第二次可读写事件才会通知你！！！这种模式比水平触发效率高，系统不会充斥大量你不关心的就绪文件描述符！！！缺点：某些条件下不可靠

epoll实例：

import socket
import select
 
s = socket.socket()
s.bind(('127.0.0.1',8888))
s.listen(5)
epoll_obj = select.epoll()
epoll_obj.register(s,select.EPOLLIN)
connections = {}
while True:
 events = epoll_obj.poll()
 for fd, event in events:
  print(fd,event)
  if fd == s.fileno():
   conn, addr = s.accept()
   connections[conn.fileno()] = conn
   epoll_obj.register(conn,select.EPOLLIN)
   msg = conn.recv(200)
   conn.sendall('ok'.encode())
  else:
   try:
    fd_obj = connections[fd]
    msg = fd_obj.recv(200)
    fd_obj.sendall('ok'.encode())
   except BrokenPipeError:
    epoll_obj.unregister(fd)
    connections[fd].close()
    del connections[fd]
 
s.close()
epoll_obj.close()

import socket
 
flag = 1
s = socket.socket()
s.connect(('127.0.0.1',8888))
while flag:
 input_msg = input('input>>>')
 if input_msg == '0':
  break
 s.sendall(input_msg.encode())
 msg = s.recv(1024)
 print(msg.decode())
 
s.close()

以上がPython の選択モジュールの詳細な分析の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。