Linux下文件类型:
bcd -lsp
b(块、设备文件)
c(字符设备文件)
d(目录)
-(普通文件)
l(链接文件)
s(套接字文件)
p(管道文件)
kill -sig pid:通过pid发送信号杀死指定进程
kill -l:查看操作系统内所所有sig信号
ps -aux ---> STAT表示进程状态
信号:
SIGHUP 断开链接
SIGINT Ctrl + c
SIGQUIT Ctrl + \
SIGTSTP Ctrl + z
SIGKILL 终止进程且不能被处理
SIGSTOP 暂停进程且不能被处理
SIGALRM 时钟信号
SIGCHLD 子进程改变状态时父进程会收到此信号
OSI七层模型 -----> 网络通信的标准化流程
应用层: 提供用户服务,具体的内容由特定的程序规定
表示层: 提供数据的加密和压缩优化
会话层: 确定建立应用链接,选择传输服务
传输层: 提供数据传输服务,进行流量控制
网络层: 路由选着,网络互联
链路层: 提供链路交换,具体消息的发送
物理层: 物理硬件,接口,网卡的规定
网络协议:
应用层:TFTP(文件传输)、HTTP(超文本传输协议)、DNS(域名解析)、SMTP(邮件传输)
传输层:TCP、UDP
网络层:IP
物理层:IEEE
IP地址
本地使用:127.0.0.1 或 “localhost”
网络地址:“0.0.0.0” 或 “172.168.40.53”
IPv4: 点分十进制 例如:192.168.1.3 取值0~255(32位)
IPv6: 128位
socket模块:
ifconfig:查看本机IP (ens33:本地IP lo:本地回还)
ipconfig:windoes中
socket.gethostname() : 获取本机主机名
socket.gethostbyname('tedu') : 利用主机名获取ip
socket.gethostbyname('localhost'): 获取本地ip
socket.gethostbyaddr('127.0.0.1') 访问主机IP地址
socket.inet_aton('192.168.1.2') IP十六进制转换
socket.inet_ntoa(b'\xc0\xa8\x01\02') IP十进制转换
socket.getservbyname('ssh') 获取应用程序的端口
创建TCP服务端套接字:
sockfd.socket(sock_family = AF_INET,
sock_tpye = SOCK_STREAM,
proto = 0)
sockfd.bind(addr) 绑定地址
sockfd.listen(n) 设置监听套接字
connfd,addr = sockfd.accept() 等待接受客户端链接
data = connfd.recv(buffersize) 接收消息
connfd.send(data) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
创建TCP客户端套接字:
sockfd.socket(sock_family = AF_INET,
sock_tpye = SOCK_STREAM,
proto = 0)
sockfd.bind(addr) 绑定地址
sockfd.connect(addr) 链接服务端
data = connfd.recv(buffersize) 接收消息
connfd.send(data) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
创建UDP客户端套接字:
sockfd.socket(sock_family = AF_INET,
sock_tpye = SOCK_DGRAM,
proto = 0)
sockfd.bind(addr) 绑定地址
data = sockfd.recvfrom(buffersize) 接收消息
sockfd.sendto(data, addr) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
创建UDP客户端套接字:
sockfd.socket(sock_family = AF_INET,
sock_tpye = SOCK_DGRAM,
proto = 0)
data = sockfd.recvfrom(buffersize) 接收消息
sockfd.sendto(data, addr) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
创建本地套接字服务端:
sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM)
sockfd.bind(file) 绑定套接字文件
sockfd.listen(3) 监听
connfd,addr = sockfd.accept() 等待链接
connfd.recv(buffersize) 接收消息
connfd.send(data) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
创建本地套接字客户端:
sockfd = socket(AF_UNIX, SOCK_STREAM)
sockfd.connect(sock_file) 链接服务端
connfd.recv(buffersize) 接收消息
connfd.send(data) 发送消息
sockfd.close() 关闭套接字
套接字属性:
sockfd.type 返回套接字类型
sockfd.family 返回地址类型
套接字方法:
sockfd.fileno() 获取套接字的文件描述符
sockfd.getsockname() 获取套结字绑定的地址
sockfd.getpeername() 获取链接套接字客户端的地址
sockfd.setsockopt(level,optname, value) 设置端口可立即重用
sockfd.setblocking(False) 将套接字设置为非阻塞状态
sockfd.settimeout(sec) 设置套接字的超时时间
select模块: IO多路复用,阻塞等待监控的IO事件发生
rs, ws, xs = select(rlist, 等待处理的IO
wlist 想要主动处理的IO
xlist[, 出错希望去处理的IO
timeout]) 超时检测
p = select.poll 创建poll对象
p.register(s, POLLIN | PLLERR) 注册关注的IO
events = p.poll() 监控关注的IO事件
multiprocessing模块: 创建进程对象
Process(target, 要绑定的函数
name, 给进程起的名称
args, 元组给target函数位置传参
kwargs) 字典给target函数键值传参
p.start() 启动进程terget绑定函数
p.join([timeout]) 阻塞等待子进程退出
p.name 获取进程名(属性)
p.daemon 设置为True主进程结束杀死所有子进程(必须start()前设置)
p.is_alive() 判断进程是处于alive状态(存活)
p.pid 获取创建进程的pid号(属性)
pool = pool(x) 创建进程池对象(进程池大小)
pool.apply_async(fun, 要执行的函数(异步执行)
args, 以元组形式为fun传参
kwds) 以字典形式为fun传参
pool.apply(fun, args, kwds) (同步执行)
r = pool.map(fun,range(6)) 将要执行的事件放入进程池
pool.close() 关闭进程池
pool.join() 回收进程池
fd1,fd2 = Pipe(duplex=True) 创建管道(Flase:fd1只读,fd2只写)
fd.recv() 从管道读取信息空则阻塞
fd.send(data) 向管道写入内容满则阻塞
q = Queue(maxsize=0) 创建队列对象(存放多少条消息)
q.put(data, 存入消息(支持Python数据类型)
[block, 默认阻塞 False:非阻塞
timeout]) block为True是表示超时检测
data = q.get([block,timeout]) 取出消息
q.full() 判断队列是否为满
q.empty() 判断队列是否为空
q.qsize() 获取队列中消息的数量
q.close() 关闭队列
shm = Value(ctype, 创建共享内存共享空间
obj) ctype字符串:(C语言数据类型),obj初始数据
shm.value 表示共享内存的值(可以赋值)
shm = Array(ctype,obj) 创建共享内存共享空间
sem = Semaphore(num) 创建信号量
sem.acquire() 将信号量减1 0时阻塞
sem.release() 将信号量加1
sem.get_value() 获取当前信号量的值(数量)
e = Event() 创建Event事件对象
e.wait([timeout]) 阻塞进程 直到事件对象被set
e.set.() 让事件对象变为被设置状态
e.clear() 使事件对象清除设置状态
e.is_set() 判断当前事件是否被set
Lock = Lock() 创建锁对象
lock.acquire() 上锁
lock.release() 解锁
threading 模块: 创建线程对象
threshold.Thread(target, 线程函数
name, 线程名字
args, 元组给线程函数位置传参
kwargs) 字典给线程函数位置传参
t.start() 启动线程
t.join() 回收线程
t.name 线程名
t.daemon = True 主线程退出分支线程也退出
t.setDaemon(True) 主线程退出分支线程也退出
t.isDaemon 查看daemon值
t.setName(“name”) 设置线程名称
t.is_alive() 查看线程状态
threading.currentThread() 获取当前进程对象
e = threading.Event() 创建Event事件对象
e.wait([timeout]) 事件阻塞
e.set() 设置事件
e.clear() 清除事件
lock = threading.Lock() 创建锁对象
lock.acquire() 上锁
lock.release() 解锁
socketserver集成并发模块:
StreamRequestHandler 处理tcp请求
DatagramRequestHandler 处理udp请求
ForkingMixIn 创建多进程
ThreadingMixIn 创建多线程
TCPServer 创建tcp server
UDPServer 创建udp server
ForkingTCPServer ForkingMixIn + TCPServer
ForkingUDPServer ForkingMixIn + UDPServer
ThreadingTCPServer ThreadingMixIn + TCPServer
ThreadingUDPServer ThreadingMixIn + UDPServer
signal模块:
signal.alarm(sec) 设置时钟信号给自己SIGALRM信号
signal.pause() 阻塞进程,等待一个信号
signal.signal(sig, 要处理的信号
handler) 处理方法(SIG_DFL:默认 SIG_IGN:忽略 func:自定义函数)
sys模块补充:
sys.argv 获取从命令行获取的参数内容列表
sys.stdin 0 标准输入IO文件描述符
sys.stdout 1 标准输出IO文件描述符
sys.stderr 2 错误IO文件描述符
sys.exit([status]) 退出一个进程(状态:退出提示字符串)
字符串方法补充:
S.splitlines 按行分隔
os模块补充:
os.path.exists(file) 判断一个文件是否存在
os.remove(file) 删除文件
os.unlink(file) 删除文件
pid = os.fork() 创建进程 失败-1 成功0
os.getpid() 获取进程的PID号
os.getppid() 获取父进程的PID
os.exit(status) 退出一个进程(状态:整数 默认0)
pid,status = os.wait() 塞等待处理子进程的退出
os.WEXITSTATUS(status) 获取原来退出状态
pid,status = os.waitpid(pid,option) 阻塞等待处理子进程的退出
os.path.getsize('./1.txt') 读取文件的大小
os.kill(pid,sig) 发送一个信号给某个进程
os.listdir(path) 获取指定目录文件列表
os.path.isfile() 判断一个 文件是否为普通文件
os.path.isdir() 判断一个文件是否为目录
传输层服务:
面向连接的传输服务(tcp协议):
传输特征:
可靠的数据传输:
可靠性:无失序、无差错、无重复、无丢失、无重复
在数据传输前和传输后需要建立连接和断开链接
面向传输服务建立连接的过程:‘三次握手’
1.客户端向服务器发送链接请求
2.服务器接受到请求进行确认,返回确认报文
3.客户端收到服务器回复最终确认链接
面向传输服务断开链接的过程:‘四次挥手’
1.主动方发送报文,告知被动方要断开链接
2.被动方回复报文,表示已经接受到请求,准备断开
3.被动方再次发送报文,表示准备处理就绪,可以断开
4.主动方发送确认报文,断开链接
应用情况:
适用于传输较大的内容或文件,网络良好,
需要保证传输可靠性的情况
e.g. 信息聊天,文件上传下载,邮件,网页获取
面向无连接的传输服务(udp协议):
不保证传输的可靠性
没有建立连接和断开的过程
数据的收发比较自由
适用情况:
网络情况较差,对可靠性要求不高,收发消息的两端
e.g.:网络视频,群聊,广播等
收发函数特性:
recv特征:
如果建立的另一端链接被断开, 则recv立即返回空字符串
recv是从接受缓冲区取出内容,当缓冲区为空则阻塞
recv如果一次接受不完缓冲区的内容,下次执行会自动接受
send特征:
如果发送的另一端不存在则会产生pipe...异常
send是从发送缓冲区发送内容当缓冲区为满则堵塞
http协议:
超文本传输协议
用途:
网站中浏览区器网页的获取,基于网站事物数据传输
编写基于http协议的数据传输
特点:
1.应用层协议,传输层使用tcp服务
2.简单、灵活,可以使用多种编程语言操作
3.无状态的协议,既不用记录用户的输入内容
4.http1.1 ---> http2.0(还没发布) 技术的成熟和稳定性
http请求(request):
1.请求格式:
1)请求行:说明具体的请求类别和内容
GET /index.html /HTTP/1.1
请求类别 请求内容 协议版本
2)请求类别:
GET:获取网络资源
POST:提交一定的附加数据
HEAD:获取相应头
PUT:更新服务器资源
DELETE:删除服务器资源
CONNECT:未使用
TRACE:用于测试
OPTIONS:获取服务器性能信息
2.请求头:对请求的具体描述
Accept:text/html
每一个键值对占一行,描述了一个特定信息
3.空行
4.请求体:具体的参数或提交的内容
get参数或者post提交的内容
http响应(response):
1.响应格式:
1)响应行:反馈具体的响应情况
HTTP/1.1 20 OK
版本协议 响应码 附加信息
3)响应码:
1xx:提示信息,表示请求已经接收
2xx:响应成功
3xx:响应需要定向
4xx:客户端错误
5xx:服务器端错误
3)常见响应码:
200 成功
404 请求内容不存在
401 没有访问权限
500 服务器未知错误
503 服务器暂时无法执行
2.响应头:对响应内容的具体描述
3.空行
4.响应体:
将客户端请求内容进行返回
IO多路复用
定义:
通过一个监测,可以同时监控多个IO事件的行为,
当那个IO可以执行,让这个IO事件发生
同时监控多个IO事件,当哪个IO事件准备就绪就执行哪个IO事件
此时形成多个IO时间都可以操作的现象,不必逐个等待执行
IO准备就绪:
IO事件即将发生时的临界状态是不可逆转的
在程序中存在的IO事件中选择要监测的事件
创建监测,将监测的IO事件注册
等待监测的IO事件发生,判断是什么事件
处理相应的IO
poll方法实现IO多路复用:
1.创建poll对象:
p = select.poll
2.注册关注的IO:
p.register(s, POLLIN | PLLERR)
不关注:
p.unregister(s)
事件类别:
POLLIN POLLOUT POLLERR POLLHUP POLLPRI
rlist wlist xlist 断开 紧急处理
3.监控IO:
events = p.poll()
功能:监控关注的IO事件
返回值:
返回发生IO事件
events是一个列表[(fileno, evnet), (), ()....]
每个就绪IO对应一个元组(描述符,就绪事件)
IO地图:{s.fileno():s}
4.处理IO事件
位运算:
按照二进制位进行位运算操作
& 按为与 |按位或 ^按位异或
<< 左异 >>右移
11 1011
14 1110
& 1010 有0得0
| 1111 有1得1
^ 0101 相同为0不同为1
11 << 2 == 44 右侧补零(乘2乘2次)
14 >> 2 == 3 挤掉右侧的数字(地板除2除2次)
使用:
1.在低层硬件时操作寄存器
2.做标志位的过滤
多任务编程:
意义:
充分利用计算机资源,同时运行多个任务,
提高程序整体的运行效率
定义:
通过程序利用计算机的多个核心达到同时执行多个任务的目的
因此达到提升程序运行效率的目的
实施方案:
多进程编程
多线程编程
并行:
多个计算机核心在同时处理多个任务,
这时多个任务之间是并行关系
并发:
同时运行多个任务,内核在多个任务之间的不断切换,
达到多个任务都会执行的处理效果
此时多个任务之间的并发关系
程序:
是一个可执行文件,是静态的,只占有磁盘
不占用计算机运行资源
进程:
程序在计算机中的一次执行过程
是一个动态过程,占有一定的计算机资源
有一定的生命周期
注:
同一个程序不同的运行过程是不同的进程,
因为分配的资源和生命周期都不同
进程的创建过程:
1.用户启动一个程序,或是调用接口发起进程创建
2.操作系统接收用户请求分配计算机资源创建进程
3.操作系统将一定状态的进程提供给用户使用
4.用户利用操作提供的进程完成任务
CPU时间片:
如果有个进程占有CPU此时我们称为该进程占有CPU的时间片
多个进程任务或轮流占有CPU时间片并形成并发效果
进程信息(process)
PCB(进程控制块):
进程创建后 会自动在内存中产生一个空间存放进程信息
进程信息:
进程ID 进程占有内存的位置 创建时间、创建位置
查看系统进程信息:ps -aux
PID(process ID):
在操作系统中每个进程都有唯一的PID值是由系统分配的
进程特征:
进程是操作系统分配资源的最小单元
每个进程拥有自己独立的运行空间(4个G的虚拟内存空间)
进程之间相互独立各不影响
进程的状态:
三态:
就绪状态:
进程具备执行条件,等待系统分配处理器资源进入运行态
运行态:
进程占有CPU处于运行状态
等待态:
进程暂时不具备运行条件,需要阻塞等待
五态:
在三态的基础上增加新建和终止态
新建:
创建一个新的程序,获取系统资源的过程
终止:
进程执行结束,释放资源的过程
ps -aux ---> STAT表示进程状态:
D 等待态 阻塞 不可中断等待态
S 等待态 睡眠 可中断等待态
T 等待态 暂停 暂停执行
R 运行态(就绪态)
Z 僵尸
+ 前台进程(在终端运行)
< 有较高优先级的进程
N 较低优先级的进程
s 回话组
l 有进程链接
进程的优先级:
top 查看进程运行态优先级
取值范围:-20~19 -20最高
nice:
以指定的优先级运行一个程序
nice -9 ./hello.py 以9的优先级运行
sudo nice --9 ./hello.py 以-9优先级运行
首行添加 #! /usr/bin/python3 指定执行器
执行:./hello.py
修改程序权限添加可执行权限
chmod 775 hello.py
孤儿进程 :
当父进程先于子进程退出,此时子进程就会成为孤儿进程。
* 孤儿进程会被系统指定进程收养,即系统进程会成为孤儿
进程新的父进程。系统进程会自动处理孤儿进程退出状态
僵尸进程 :
子进程先于父进程退出,父进程没有处理子进程的退出状态,此时子进程就会成为僵尸进程
* 僵尸进程会滞留部分PCB信息在内存中,大量的僵尸进
程会消耗系统的内存资源,所以要尽量避免僵尸进程产生
如何避免僵尸进程产生?
* 父进程先退出
* 父进程处理子进程退出状态
* 创建二级子进程
进程池技术:
产生原因:
如果有大量的任务需要多进程完成,而调用周期比较短且需要频繁创建
此时可能产生大量进程频繁创建销毁的情况 消耗计算机资源较大
使用方法:
1.创建进程池,在池内放入适当数量的进程
2.将事件封装成函数。放入到进程池
3.事件不断运行,直到所有放入进程池事件运行完成
4.关闭进程池,回收进程
同步互斥机制
目的:
解决对共有资源产生的资源争夺
临界资源:
多个进程或线程都可以操作的资源
临界区:
操作临界资源的代码段
同步:
同步是一种合作关系,为完成某个任务,
多进程或者多个线程之间形成的一种协调
按照约定执行,相互告知,共同完成任务
互斥:
互斥是一种制约关系,当一个进程或者线程
进入临界区操作资源时采用上锁的方式,
阻止其他进程操作,直到解锁后才能让出资源
多线程:
什么是线程(thread)?
线程也是一种多任务编程方式,可以使用计算机的多核资源
线程被称为轻量级的进程
线程的特征:
1.一个进程可以包含多个线程
2.线程是计算机内核使用的最小单位
3.线程也是一个运行过程,也要消耗计算机资源
4.多个线程共享共用进程的资源
5.线程也有自己的特征属性,TID、指令集、线程栈
6.多个线程之间独立运行互不干扰 空间不独立(都消耗进程空间)
7.线程的创建删除消耗的资源要小于进程 线程/进程(1/20)
线程通信:
多个线程共用线程空间,所以进程的全局变量对进程内线程均可见
线程的通信方法就是使用去全局变量通信
注:
线程间使用全局变量进程通信时,全局变量为共享资源
往往需要同步互斥机制
进程和线程的区别和联系:
1.两者都是多任务编程的方式 都能够使用计算机的多核
2.进程的创建和删除要比线程消耗更多的计算机资源
3.进程空间独立,数据安全性好,有专门的进程间的通信方法
4.线程使用全局变量,更加简单,但需要同步互斥操作
5.一个进程可以包含多个线程,线程共享进程空间资源
6.进程线程都独立执行,有自己的特有属性
使用情况:
1.一个进程中并发任务比较多,比较简单,适合使用多线程
2.如果数据程序比较复杂,特别是可能多个任务通信比较多的时候
要考虑使用线程同步互斥的复杂性
3.多个任务存在明显差异,和功能分离的时候没有必要一定写入到一个进程中
4.使用Python要考虑到GIL的问题
Pyhthon线程GIL问题:
GIL (全局解释器锁)
Python --->支持线程操作--->出现IO同步互斥--->加锁--->超级锁,给解释器加锁
后果:
同一时刻一个解释器只解释一个线程
此时其他线程需要等待。大大降低了Python线程的执行效率
只能实现并发不能实现并行
Python GIL问题解决方案:
1.修改c解释器
2.尽量使用多进程进行并行操作
3.Python线程尽量用在高延迟多阻塞的IO情形
3.不使用CPython 使用C#、JAVA 做的得解释器
网络服务器基础:
循环服务器::
单进程程序,循环接受客户请求,处理请求,处理完毕后再接受下一次请求
特点:
每次只能处理一个客户端请求,如果客户端长期占有服务器则无法处理其他客户端
请求
优点:
实现简单,占用资源少
缺点:
无法同时处理多个客户端,体验差
使用情况:
任务短暂,可以快速完成,udp比tcp更适合循环
并发服务器:
能够同时处理多个客户端任务请求
IO并发:
IO多路复用 协程
优点:
可以实现IO并发操作,占用系统资源少
缺点:
不能够监控CPU密集的情况,并不能有长期阻塞
多进程/线程并发:
为每个客户端单独提供一个进程或线程,处理客户端请求
优点:
客户端可以长期占有服务器
缺点:
消耗计算机资源比较多
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