asyncio 是Python 標準庫裏的一個異步 I/O 框架。在本文中，我們將介紹 uvloop : 這是 asyncio 默認事件循環的一個代替品，實現的功能完整，且即插即用。uvloop 是用 Cython 寫的，建於 libuv 之上。
uvloop 可以使 asyncio 更快。事實上，它至少比 nodejs、gevent 和其他 Python 異步框架要快 兩倍 。基於 uvloop 的 asyncio 的速度幾乎接近了 Go 程序的速度。
asyncio & uvloop
Asyncio 模塊在 PEP 3156 中引入，是一個網絡傳輸、協議和流量抽象化等的集合，帶有一個可插換的事件循環。這個事件循環是 asyncio 的核心。它給以下功能提供了 API：
- 安排函數調用，
- 通過網絡傳輸數據，
- 執行 DNS 詢問，
- 處理 OS 信號，
- 可創建服務器和連接的方便抽象類
- 異步地處理 subprocess
截止目前，uvloop 還智能在 *nix 平臺 和 Python 3.5 中使用。
uvloop是一個對 asyncio 默認事件循環的代替品。你可以用 pip 安裝它：
$ pip install uvloop
在 asyncio 代碼裏面使用 uvloop 也很簡單：
import asyncio
import uvloop
asyncio.set_event_loop_policy(uvloop.EventLoopPolicy())
上面這段代碼使得任何對 asyncio.get_event_loop() 的調用都將返回一個 uvloop 的實例。
實例2：
import asyncio
import uvloop
# 聲明使用 uvloop 事件循環
asyncio.set_event_loop_policy(uvloop.EventLoopPolicy())
loop = uvloop.new_event_loop()
asyncio.set_event_loop(loop)
架構
uvloop是用 Cython 寫的，其基礎是 libuv。
libuv 是 nodejs 使用的一個高性能、多平臺的異步 I/O 庫。由於 nodejs 使用很廣也很流行，使得 libuv 又快又穩定。
uvloop 實現了所有 asyncio 裏面的事件循環 API 。高級 Python 對象封裝了底層的 libuv 結構體和函數。爲了讓代碼乾淨、不重複，並保證手動內存管理都和 libuv 的原語生命週期保持一致，uvloop 使用了子類繼承的方法。
基準測試
爲了比較 uvloop 實現和其他實現方法的性能區別，我們創建了一個工具平臺（tool bench），來對 TCP 和 UNIX 套接字 I/O 和 HTTP 協議的性能進行測試。
基準測試服務器在一個 Docker 容器裏面運行，外面有一個負載生成工具(測試 HTTP 協議則使用 wrk)，負責評估請求吞吐量和延遲。
本文提到的所有基準測試都是在一臺裝了 Ubuntu 的 Linux 機器上運行的。機器搭載了英特爾 Xeon CPU E5-1620 v2 @ 3.70GHz。我們用的是 Python 3.5，並且所有服務器都是單線程的。除此之外，對 Go 代碼我們設定 GOMAXPORCS=1， nodejs 不使用集羣，並且所有 Python 服務器都是單進程的。每個基準測試都設置了 TCP_NODELAY 標誌。
在Mac OS X上運行的基準測試得到了類似的結果。
TCP
該基準測試通過不同大小的消息，對一個簡單的 echo 服務器的性能進行了檢測。我們使用了 1、10和 100KB 的包。併發級別設爲 10，每個基準測試運行30秒。
參見完整的TCP基準測試報告
簡單評論一下每個位置的情況：
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asyncio-steams。 使用內置的純 Python 事件循環的 asyncio 。在這個基準測試裏，我們測試了高級別流抽象的性能。我們用
asyncio.create_server()來創建一個服務器。這個服務器回傳一對(reader, writer)給客戶端的協同程序。 -
tornado。 這個服務器實現了一個簡單的 Tornado 協議，可以立即傳回它收到的任何數據。
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curio-steams。Curio 是Python 異步庫中的新生兒。和 asyncio-steams 一樣，在本次基準測試裏我們打算測試 curio 的數據流。我們使用
curio.make_steams()來創建一對(reader, writer)， 提供了一些高級API，比如readline()。 -
twisted。和Tornado類似，這裏我們測試了一個最簡單的 echo 的協議。
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curio。 這個基準測試檢驗 curio 套接字的性能：一個由
sock.recv()和sock.sendall()協同程序組成的緊湊循環。 -
uvloop-streams。 就像第二個(tornado)一樣，這裏我們測試 asyncio 高級數據流的性能，只不過這次我們使用的是 uvloop 。
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gevent。我們用
gevent.SteamServer和一個 gevent 套接字，在緊湊循環中來發送/接收數據。 -
asyncio。看起來原生的 asyncio 也很快！和第 2 個(tornado)和第 4 個(twisted)類似，這裏我們測試一個最簡的 echo 協議的性能。這個協議是用純 Python 的 asyncio 實現的。
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nodejs。我們用
net.createServerAPI來測試 nodejs v4.2.6 中的數據流性能。 -
uvloop。 這個基準測試中，我們用以 uvloop 爲基礎的 asyncio 實現一個最簡單的 echo 協議(像第2、4、8個一樣)，並對該協議的性能進行測試。用 1KB 的信息， uvloop是最快的實現，每秒達到了 105，000 次請求！對於 100KB 的信息來說，uvloop 的傳輸速度可以做到 2.3 GB/s。
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Go。使用由
net.Conn.Read/Write調用組成的緊湊循環。Golang 的性能和 uvloop 十分相似，對於 10KB 和 100KB 的信息來說性能稍好一些。
HTTP
一開始，我們想比較搭建在 asyncio 和 uvloop 之上的 aiohttp 與 nodejs、Go 的性能差別。aiohttp 是用 asyncio 搭建異步 HTTP 服務器最流行的框架。
然而，aiohttp 的性能瓶頸竟然是它的 HTTP 解析器。這個解析器的速度非常慢，導致底層 I/O 庫再快也沒有用。爲了讓事情更有趣一點，我們爲 http-parser (nodejs 中的 HTTP 解析器，用 C 編寫，一開始爲 Nginx 開發) 創建了一個 Python 綁定。這個庫叫作 httptools ，可在 Github 和 PyPI上找到。
對於 HTTP ，所有的基準測試都使用的 wrk 來生成負載。併發級別設置爲 300。每次基準測試的時間爲30秒。
出人意料的是，有了高性能 HTTP 解析器的幫助，純 Python 的 asyncio 的速度超過了nodejs，而後者用的也是同一種 HTTP 解析器！
Go在 1KB 的響應上的性能比較快，但是 uvloop+asyncio 的實現在 10/100KB 的表現上明顯比較快。對於用 httptools 的 asyncio 和 uvloop 而言，它們的性能非常棒。Go 語言也是一樣。
不可否認的是，基於 httptools 的服務器非常的簡單，而且比起其他實現方法來，也不包括其他的路由邏輯。然而，這次的基準測試證明了配合一個實現得很有效率的協議，uvloop 可以變得非常之快。
結論
我們可以安全地下結論說，有了 uvloop，我們可以寫出每秒每 CPU 核心可以推送上萬次請求的 Python 網絡互連代碼。在一個多核心繫統上，用上進程池，也許還可以進一步地提高性能。
在 Python 3.5 中，配合async/awit的力量， uvloop 和 asyncio 使得用 Python 寫出高性能的網絡互連代碼比以前任何時候都簡單。