IO 分類

IO分類：阻塞IO ，非阻塞IO，IO多路複用，異步IO等。

阻塞IO

1.定義：在執行IO操作時如果執行條件不滿足則阻塞。阻塞IO是IO的默認形態。

2.效率：阻塞IO是效率很低的一種IO。但是由於邏輯簡單所以是默認IO行爲。

3.阻塞情況：

因爲某種執行條件沒有滿足造成的函數阻塞（accept input recv）

處理IO的時間較長產生的阻塞狀態（網絡傳輸，大文件讀寫）

非阻塞IO

1. 定義：通過修改IO屬性行爲，使原本阻塞的IO變爲非阻塞的狀態。

設置套接字爲非阻塞IO

sockfd.setblocking(bool)

功能：設置套接字爲非阻塞IO

參數：默認爲True，表示套接字IO阻塞；設置爲False則套接字IO變爲非阻塞

超時檢測：設置一個最長阻塞時間，超過該時間後則不再阻塞等待。

sockfd.settimeout(sec)

功能：設置套接字的超時時間

參數：設置的時間

示例：

"""
    非阻塞io演示
"""
from socket import *
from time import ctime, sleep

f = open('log.txt', 'a')  # 日誌文件

s = socket()
s.bind(('0.0.0.0', 8888))
s.listen(5)

# 設置套接字非阻塞
# s.setblocking(False)

# 設置超時時間
s.settimeout(3)

while True:
    try:
        # 設置非阻塞時會直接進入except
        # 設置阻塞，超時時間3秒，等待3秒若無客戶端連接，進入except
        c, addr = s.accept()
        print("Connect from", addr)
    except (BlockingIOError, timeout) as e:
        print(e)
        sleep(2)
        f.write(ctime() + ':' + str(e) + '\n')
        f.flush()
    else:
        data = c.recv(1024)
        print(data)

結果：

IO多路複用

1. 定義

同時監控多個IO事件，當哪個IO事件準備就緒就執行哪個IO事件。以此形成可以同時處理多個IO的行爲，避免一個IO阻塞造成

其他IO均無法執行，提高了IO執行效率。

2. 具體方案

【1】select方法： windows linux unix

【2】poll方法： linux unix

【3】epoll方法： linux

【1】select 方法

rs, ws, xs=select(rlist, wlist, xlist[, timeout])

功能: 監控IO事件，阻塞等待IO發生

參數：rlist 列表存放關注的等待發生的IO事件

wlist 列表存放關注的要主動處理的IO事件

xlist 列表存放關注的出現異常要處理的IO

timeout 超時時間

返回值： rs 列表 rlist中準備就緒的IO

ws 列表 wlist中準備就緒的IO

xs 列表 xlist中準備就緒的IO

select 實現tcp服務

【1】將關注的IO放入對應的監控類別列表

【2】通過select函數進行監控

【3】遍歷select返回值列表，確定就緒IO事件

【4】處理髮生的IO事件

注意

wlist中如果存在IO事件，則select立即返回給ws

處理IO過程中不要出現死循環佔有服務端的情況

IO多路複用消耗資源較少，效率較高

示例：

"""
select tcp 服務
1.將關注的IO放入對應的監控類別列表
2.通過select函數進行監控
3.遍歷select返回值列表，確定就緒IO事件
4.處理髮生的IO事件
"""

from socket import *
from select import select

# 創建監聽套接字作爲關注IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('0.0.0.0', 8888))
s.listen(3)

# 設置關注列表
rlist = [s]  # 等待客戶端連接
wlist = []
xlist = []

# 監控IO發生
while True:
    rs, ws, xs = select(rlist, wlist, xlist)
    # 遍歷等待處理類型的IO（等待客戶端連接）
    for r in rs:
        if r is s:
            # 有客戶端連接
            c, addr = r.accept()
            print("Connect from", addr)
            rlist.append(c)  # 客戶端連接對象加入監控
        else:
            # 如果是客戶端連接發來信息
            data = r.recv(1024).decode()
            if not data:  # 斷開連接
                rlist.remove(r)  # 取消對它關注
                r.close()
                continue
            print(data)
            # 將立即發送回覆消息的IO添加到主動處理IO檢測列表裏會立即觸發執行
            wlist.append(r)

    for w in ws:
        w.send(b'OK')
        wlist.remove(w)  # 從主動執行監控IO列表中移除

【2】poll方法

p = select.poll()

功能：創建poll對象

返回值： poll對象

p.register(fd,event)

功能: 註冊關注的IO事件

參數：fd 要關注的IO

event 要關注的IO事件類型

常用類型：POLLIN 讀IO事件（rlist）

POLLOUT 寫IO事件 (wlist)

POLLERR 異常IO （xlist）

POLLHUP 斷開連接

比如：p.register(sockfd,POLLIN|POLLERR)

p.unregister(fd)

功能：取消對IO的關注

參數：IO對象或者IO對象的fileno

events = p.poll()

功能：阻塞等待監控的IO事件發生

返回值：返回發生的IO

events格式 [(fileno,event),()....]

每個元組爲一個就緒IO，元組第一項是該IO的fileno，第二項爲該IO就緒的事件類型

poll_server 步驟

【1】創建套接字

【2】將套接字register

【3】創建查找字典，並維護

【4】循環監控IO發生

【5】處理髮生的IO

示例：

"""
    方法實現IO多路複用
【1】 創建套接字
【2】 將套接字register
【3】 創建查找字典，並維護
【4】 循環監控IO發生
【5】 處理髮生的IO
"""

from socket import *
from select import *

# 創建套接字作爲關注IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('0.0.0.0', 8888))
s.listen(3)

# 創建poll對象
p = poll()

# 建立查找字典，通過IO對象的fileno找到對象
# 字典內容與關注IO保持一直{fileno:io_obj}
fdmap = {s.fileno(): s}

# 關注s
p.register(s, POLLIN | POLLERR)

# 循環監控IO的發生
while True:
    events = p.poll()
    print(events)
    for fd, event in events:
        if fd == s.fileno():
            c, addr = fdmap[fd].accept()
            print("Connect from", addr)
            # 添加新的關注對象，同時維護字典
            p.register(c, POLLIN)
            fdmap[c.fileno()] = c
        elif event & POLLIN:
            data = fdmap[fd].recv(1024).decode()
            if not data:
                # 客戶端退出
                p.unregister(fd)  # 取消關注
                fdmap[fd].close()
                del fdmap[fd]
                continue
            print(data)
            p.register(fd, POLLOUT)
        elif event & POLLOUT:
            fdmap[fd].send(b'OK')
            p.register(fd, POLLIN)

【3】epoll方法

1. 使用方法：

基本與poll相同

生成對象改爲 epoll()

將所有事件類型改爲EPOLL類型

2. epoll特點：

epoll 效率比select poll要高

epoll 監控IO數量比select要多

epoll 的觸發方式比poll要多（EPOLLET邊緣觸發）

示例：

"""
    方法實現IO多路服用
【1】 創建套接字
【2】 將套接字register
【3】 創建查找字典，並維護
【4】 循環監控IO發生
【5】 處理髮生的IO
"""

from socket import *
from select import *

# 創建套接字作爲關注IO
s = socket()
s.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('127.0.0.1', 8888))
s.listen(3)

# 創建epoll對象
ep = epoll()

# 建立查找字典，通過IO對象的fileno找到對象
# 字典內容與關注IO保持一直{fileno:io_obj}
fdmap = {s.fileno(): s}

# 關注s
ep.register(s, EPOLLIN | EPOLLERR)

# 循環監控IO的發生
while True:
    events = ep.poll()
    print("你有新的IO需要處理哦：", events)
    for fd, event in events:
        if fd == s.fileno():
            c, addr = fdmap[fd].accept()
            print("Connect from", addr)
            # 添加新的關注對象，同時維護字典
            ep.register(c, EPOLLIN | EPOLLET)  # 邊緣觸發
            fdmap[c.fileno()] = c
        elif event & EPOLLIN:
            data = fdmap[fd].recv(1024).decode()
            if not data:
                # 客戶端退出
                ep.unregister(fd)  # 取消關注
                fdmap[fd].close()
                del fdmap[fd]
                continue
            print(data)
            ep.unregister(fd)
            ep.register(fd, POLLOUT)
        elif event & POLLOUT:
            fdmap[fd].send(b'OK')
            ep.unregister(fd)
            ep.register(fd, POLLIN)

Python之IO併發（多路複用）

IO 分類

阻塞IO

非阻塞IO

IO多路複用

【1】select 方法

select 實現tcp服務

【2】poll方法

poll_server 步驟

【3】epoll方法

Python之線程的GIL問題

Python之線程編程（Thread）

Django框架靜態文件配置

Python之數據結構基本概念

Python之數據結構--線性表

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linux以太網驅動總結