Python의 선택 모듈에 대한 심층 분석

소개

Python의 select 모듈은 I/O 다중화에 중점을 두고 select poll과 epoll의 세 가지 방법을 제공하며(후자의 두 가지는 Linux에서 사용 가능하며 Windows에서는 select만 지원) kqueue 방법(freeBSD 시스템)도 제공합니다

select 방법

프로세스는 커널이 모니터링하는 파일 설명자(최대 1024개 fds)와 어떤 이벤트를 지정합니다. 파일 설명자 이벤트가 발생하지 않으면 하나 이상의 파일 설명자 이벤트가 발생하면 프로세스가 차단됩니다. 깨어났습니다.

select()를 호출할 때:

　1. 커널 상태로 컨텍스트 전환

　2. fd를 사용자 공간에서 커널 공간으로 복사

　3. 커널은 해당 이벤트가 발생하는지 확인하기 위해 모든 fd를 탐색합니다

4. If 발생하지 않으면 프로세스를 차단합니다. 장치 드라이버가 인터럽트 또는 타임아웃을 생성하면 프로세스를 깨우고 다시 탐색합니다

　5. 탐색된 fd를 반환합니다

　6. 커널 공간에서 사용자 공간으로 fd를 복사합니다

fd: 파일 설명자 file descriptor

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

매개변수: 4개의 매개변수가 허용됩니다(처음 3개는 필수)

rlist: 읽을 준비가 될 때까지 기다립니다.

wlist: 쓰기 준비가 될 때까지 대기

xlist: "예외 조건"을 기다립니다

timeout: 시간 초과 시간

반환 값: 세 개의 목록

select 메서드는 파일 설명자를 모니터링하는 데 사용됩니다(파일 설명자 조건이 충족되지 않으면 선택이 차단됩니다.) 파일 디스크립터의 상태가 변경되면 세 개의 목록이 반환됩니다

1. 매개변수 1 시퀀스의 fd가 "읽기 가능" 조건을 충족하면 획득이 발생합니다. fd를 변경하고 추가합니다. to fd_r_list

2. 매개변수 2 시퀀스에 fd가 포함된 경우 시퀀스의 모든 fd를 fd_w_list

에 추가합니다. 3. 매개변수 3 시퀀스의 fd에서 오류가 발생하면 오류가 발생한 fd가 fd_e_list

에 추가됩니다. 타임아웃이 비어 있으면 Select는 청취 핸들이 변경될 때까지 차단됩니다.

타임아웃 = n(양의 정수)일 때 청취 핸들이 모두 있으면 변경 사항이 없으면 Select는 n초 동안 차단한 다음 빈 3개를 반환합니다. 모니터링되는 핸들이 변경되면 바로 실행됩니다.

예:

select를 사용하여 동시 서버 구현

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()

서버 측에서 select를 지속적으로 호출해야 함을 알 수 있습니다. 이는 다음을 의미합니다.

　1 파일 설명자가 너무 많으면 파일 설명자를 복사하는 중 사용자 공간과 커널 공간 사이에 시간이 많이 걸립니다

　2 파일 설명자가 너무 많으면 커널의 파일 설명자 순회도 시간 낭비입니다

　3 Select는 최대 1024개의 파일 설명자만 지원합니다

poll 그리고 Select는 크게 다르지 않으며 이 기사에서는 소개하지 않습니다.

epoll 방법:

epoll은 select를 매우 잘 개선했습니다.

　1. epoll의 솔루션은 epoll_ctl 함수에 있습니다. epoll 핸들에 새 이벤트가 등록될 때마다 epoll_wait 동안 반복되는 복사 대신 모든 fd가 커널에 복사됩니다. epoll은 각 fd가 전체 프로세스 동안 한 번만 복사되도록 보장합니다.

　　2. epoll은 epoll_ctl 동안 지정된 fd를 순회하고(이번은 필수) 각 fd에 대한 콜백 함수를 지정합니다. 장치가 준비되고 대기 대기열에 있는 웨이터를 깨우면 이 콜백을 함수라고 합니다. 이 콜백 함수는 준비된 fd를 준비된 연결 목록에 추가합니다. epoll_wait의 작업은 실제로 이 준비된 목록에 준비된 fd가 있는지 확인하는 것입니다

　3. epoll에는 파일 설명자에 대한 추가 제한이 없습니다

select.epoll(sizehint=-1, flags=0)은 epoll 개체를 생성합니다

epoll.close()

epoll 개체의 파일 설명자를 닫습니다.

epoll.fileno()

제어 fd의 파일 설명자를 반환합니다. epoll 개체의 설명자

epoll.fromfd(fd)

주어진 파일 설명자에서 epoll 개체를 생성합니다. 지정된 fd에 따라 epoll 개체가 생성됩니다

epoll.register(fd[, eventmask])

epoll 개체에 fd 설명자를 등록합니다. epoll 개체에 fd 및 해당 이벤트를 등록합니다.

epoll.modify(fd, eventmask )

fd

epoll의 이벤트를 수정합니다. .unregister(fd)

epoll 개체에서 등록된 파일 설명자를 제거합니다.Unregister

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

이벤트가 시간 초과될 때까지 기다립니다(부동). 등록된 fd 이벤트가 발생하고 dict는 다음 형식으로 반환됩니다: {(fd1,event1),(fd2,event2),……( fdn,eventn)}

Event:

EPOLLIN 읽기 가능 읽기 가능 상태 기호는 1

EPOLLOUT 쓰기 가능 상태 기호는 4

EPOLLPRI 읽기용 긴급 데이터입니다. fd 오류 상태 기호는 8

EPOLLHUP입니다. assoc에서 끊김이 발생했습니다. 상태

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()

위 내용은 Python의 선택 모듈에 대한 심층 분석의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!