IO模型之非阻塞IO
1. IO模型非阻塞 IO
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
import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(("127.0.0.1", 8088))
server.listen(5)
server.setblocking(False)
conn_List = [] # 用来存储接受到的客户端连接
while True: # 死循环一直监听
try:
conn, addr = server.accept() # 连接循环
conn_List.append(conn) # 收到了就客户端的反应就加到 conn_List 列表里
print(conn_List)
except BlockingIOError: # 没收到就会抛出异常
conn_del_list = []
conn_send_list = []# 生成两个列表 一个是需要删除的客户端连接 一个是 接受一个要发送数据的连接 还有需要发送的数据
for conn in conn_List: # 循环已经加到 conn_List 列表里的客户端连接
try:
data = conn.recv(1024) # 接收客户端的消息
conn_send_list.append((conn, data))
if not data: # 没有收到就说明客户端连接断开 Linux
conn_del_list.append(conn) # 把没收到的连接放进要删除连接的列表里 注意不能在这里直接remove 因为循环列表过程中改变列表内元素的值 容易造成意外,所以先加到 conn_del_list 里面。
continue
except BlockingIOError: # 这个recv的动作是一个IO操作 所以 可能会卡主 设置False之后会报错 需要捕获异常 接着循环下一个 知道有客户端反应
pass
except ConnectionResetError: # window 上的客户端断开异常
conn_del_list.append(conn)
conn_send_del_list = [] # 定义一个发送完数据给客户端需要删除的列表
for conn_send in conn_send_list: # 循环刚刚 收到消息的列表 以及要发送数据的那个元素元素
conn, data = conn_send
try:
conn.send(data.upper()) # send 可能会卡主 需要捕获异常
conn_send_del_list.append(conn_send) 发完消息的conn 加到要删除的列表里
except BlockingIOError:
continue
for conn_del in conn_del_list: # 删除刚才再循环中不能删除的conn
conn_List.remove(conn_del)
for conn_send_del in conn_send_del_list:
conn_send_list.remove(conn_send_del)
客户端:
import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(("127.0.0.1", 8081))
while True:
msg = input("msg>>:")
client.send(msg.encode("utf8"))
data = client.recv(1024)
print(data.decode("utf8"))
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