一个基于select模型的echo服务器

1. 关于select模型:

上一篇文章写了多线程的echo服务器,使用多线程的好处是同时相应建立连接的客户端和进行通信的客户端。当时这样的缺点是,服务器为每一个连接上来的客户端都创建了一个线程,进行和客户端的通信,这样当客户端很多的时候,服务器创建大量了线程,线程之间的切换(虽然没有进程的切换开销大,当时依然是一个不少的性能损耗)可能会降低服务器的性能。所有更好的方式是 使用select,poll,epoll 模型。

2. 关于select,poll,epoll 的区别,以后再谈。今天先写select的模型。

先占一个坑

3. 关于select的解释

上一篇文章多线程的echo服务器,是通过多线程来处理多个请求,每个连接过来分配一个线程来处理。
但是select是单进程的,一个进程执行代码肯定就是串行的,但是现在就要通过一个进程来实现并发的效果,一个进程下只有一个主线程,也就说用一个线程实现并发的效果。

select 是一个典型的异步I/O模型。什么是异步I/O?就是服务器服务器并不是傻等这客户点的消息,服务器先干别的去了,等客户端来了消息,通过一种机制,让服务器直到这个客户端有消息了。(大概是这个意思)

关于同步,异步,阻塞,非阻塞的具体区别,再占一个坑。

为了避免单进程阻塞式的echo服务器和多线程echo服务器各自的缺点,就出现了异步。
为了实现主进程既能和已连接的客户端收发消息,又能和新的客户端建立连接,就把轮询变的非常快(死循环)去刷客户端连接进来的文件句柄的列表,只要客户端发消息了,服务端读取了消息之后,服务器处理了这个消息(比如接收下来,做一个处理,再返回;可能是只接收下来,保存一下消息和客户端的地址,以后再处理),然后服务器再进行下一次的轮询。

说白了,就是原来是服务器傻等一个客户端,现在是服务器,把想和服务器建立连接,或者是已经建立连接想要给服务器发消息的客户端加入到一个集合,然后调用select ,拿出一个client。如果这个client是想和服务器建立连接的,那么就建立连接;如果是给服务器发消息的,那么服务器就接收它的消息。这样就实现了一个单进程(主线程),利用异步IO,实现了并发处理。

<br />
server代码:

#coding:utf-8
import socket
import queue
from select import select

SERVER_IP = ('127.0.0.1', 9998)

# 保存客户端发送过来的消息,将消息放入队列中
message_queue = {}
input_list = []
output_list = []

if __name__ == "__main__":
    server = socket.socket()
    server.bind(SERVER_IP)
    server.listen(10)
    # 设置为非阻塞
    server.setblocking(False)

    # 初始化将服务端加入监听列表
    input_list.append(server)

    while True:
        # 开始 select 监听,对input_list中的服务端server进行监听
        stdinput, stdoutput, stderr = select(input_list, output_list, input_list)

        # 循环判断是否有客户端连接进来,当有客户端连接进来时select将触发
        for obj in stdinput:
            # 判断当前触发的是不是服务端对象, 当触发的对象是服务端对象时,说明有新客户端连接进来了
            if obj == server:
                # 接收客户端的连接, 获取客户端对象和客户端地址信息
                conn, addr = server.accept()
                print("Client {0} connected! ".format(addr))
                # 将客户端对象也加入到监听的列表中, 当客户端发送消息时 select 将触发
                input_list.append(conn)
                # 为连接的客户端单独创建一个消息队列,用来保存客户端发送的消息
                message_queue[conn] = queue.Queue()

            else:
                # 由于客户端连接进来时服务端接收客户端连接请求,将客户端加入到了监听列表中(input_list),客户端发送消息将触发
                # 所以判断是否是客户端对象触发
                try:
                    recv_data = obj.recv(1024)
                    # 客户端未断开
                    if recv_data:
                        print("received {0} from client {1}".format(recv_data.decode(), addr))
                        # 将收到的消息放入到各客户端的消息队列中
                        message_queue[obj].put(recv_data)

                        # 将回复操作放到output列表中,让select监听
                        if obj not in output_list:
                            output_list.append(obj)

                except ConnectionResetError:
                    # 客户端断开连接了,将客户端的监听从input列表中移除
                    input_list.remove(obj)
                    # 移除客户端对象的消息队列
                    del message_queue[obj]
                    print("\n[input] Client  {0} disconnected".format(addr))

        # 如果现在没有客户端请求,也没有客户端发送消息时,开始对发送消息列表进行处理,是否需要发送消息
        for sendobj in output_list:
            try:
                # 如果消息队列中有消息,从消息队列中获取要发送的消息
                if not message_queue[sendobj].empty():
                    # 从该客户端对象的消息队列中获取要发送的消息
                    send_data = message_queue[sendobj].get()
                    sendobj.sendall(send_data)
                    print ('ehco > 'send_data)
                else:
                    # 将监听移除等待下一次客户端发送消息
                    output_list.remove(sendobj)

            except ConnectionResetError:
                # 客户端连接断开了
                del message_queue[sendobj]
                output_list.remove(sendobj)
                print("\n[output] Client  {0} disconnected".format(addr))

<br />
client 代码

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket

HOST='127.0.0.1'
PORT=9998

sockaddr=(HOST,PORT)
ct=socket.socket()
ct.connect(sockaddr)
while True:
    inp=input("请输入要发送的内容: ")
    ct.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
    ret_bytes=ct.recv(1024)
    print(str(ret_bytes,encoding='utf-8'))
ct.close()

运行结果:


image.png
image.png

(其实是启动了三个客户端进行通信的)

git:
https://github.com/zhaozhengcoder/Network-Program

相关文章
一个基于python的单线程的echo服务器
http://www.jianshu.com/p/8f1941c4a549
基于python的一个多线程echo服务器
http://www.jianshu.com/p/2ffde49b55c3
一个基于select模型的echo服务器
http://www.jianshu.com/p/8a360a3f13aa
关于select,poll,epoll3个网络编程异步模型的区别
http://www.jianshu.com/p/3bf72e232fb8

参考文章:
关于select:
http://www.cnblogs.com/robinunix/p/5246122.html
http://blog.csdn.net/songfreeman/article/details/51179213
关于socket :
http://www.jianshu.com/p/3fb5251e697d

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