15 并发编程-(IO模型)

一、IO模型介绍

1、阻塞与非阻塞指的是程序的两种运行状态

阻塞：遇到IO就发生阻塞，程序一旦遇到阻塞操作就会停在原地，并且立刻释放CPU资源

非阻塞（就绪态或运行态）：没有遇到IO操作，或者通过某种手段让程序即便是遇到IO操作也不会停在原地，执行其他操作，力求尽可能多的占有CPU

2、同步与异步指的是提交任务的两种方式：

同步调用：提交完任务后，就在原地等待，直到任务运行完毕后，拿到任务的返回值，才继续执行下一行代码

异步调用：当进程执行到一个IO（等待外部数据）的时候，不需要等待，待数据接收成功后，再回来处理。

1.io模型
提交任务得方式：
    同步：提交完任务，等结果，执行下一个任务
    异步：提交完，接着执行，异步 + 回调  异步不等结果，提交完任务，任务执行完后，会自动触发回调函数
同步不等于阻塞：
    阻塞：遇到io，自己不处理，os会抢走cpu ,解决办法：监测到io，gevent切换到其他任务，类似欺骗os
    非阻塞：cpu 运行
IO分类：
    1.阻塞IO        blocking IO
    2.非阻塞IO      nonblocking IO
    3.IO多路复用    IO multiplexing
    4.信号驱动IO    signal driven IO     用得比较少 
    5.异步IO        asynchronous IO
遇到IO: 卡
    网络IO: 原地阻塞
    1.server端什么样得操作属于IO行为     
        # accept recv send 阻塞操作   accept recv 明显得等  send 不会明显等，但是一种io行为  
    2.为什么IO行为会让有在原地等待的效果  


3.非阻塞io:
自己监测io 遇到io 就切 并且把 单线程得效率提到最高
导致得问题：
    1.当有数据来得时候，cpu 在做其他得事情，不会立即响应
    2.服务端没有任何阻塞，说白了，就是死循环，cpu会一直运转，线程处于就绪状态，大量占用cpu ,做无用，这个线程会一直问cpu，有数据没，有数据没
不推荐使用


4.多路复用io:
    wait copy  还多了select  中间有个中介存在，帮问os 有没有数据
    但是如果中介 只有1个 效率不如 阻塞效率
    但是如果中介监测多个套接字 ，性能高就是：同时监测多个套接字问os系统好了没  就比阻塞io效率高
     监测套接字得io行为
    服务端得套接字有几类：server conn

    select 阻塞io 效率高
       比非阻塞io 效率也高 ，一直做无用

总结：
   同时监测多个套接字
   列表 循环 慢 假设列表数据多，循环 效率低  监测套接字好没好 从头到尾 循环1遍
   select  列表循环  效率低
   poll   可接收得列表数据多 效率也不高
   epoll 效率最高得 异步操作 每个套接字身上绑定个回调函数，谁好了谁触发回调，（就不用去遍历了 效率低）
   epoll  windows 不支持
          linux 支持
   selectors 模块  自动根据操作系统选择
   poll
   epoll

二、阻塞IO模型

默认情况下，所有的socket都是blocking模型，

实际上，除非特别指定，几乎所有的IO接口 ( 包括socket接口 ) 都是阻塞型的。

这给网络编程带来了一个很大的问题，如在调用recv(1024)的同时，线程将被阻塞，在此期间，线程将无法执行任何运算或响应任何的网络请求。

blocking IO的特点就是在IO执行的两个阶段（等待数据和拷贝数据两个阶段）都被block了。

三、非阻塞IO模型

 

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。

from socket import *

server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1',8083))
server.listen(5)
server.setblocking(False)
print('starting...')

rlist=[]
wlist=[]
while True:

    try:
        conn, addr = server.accept()
        rlist.append(conn)
        print(rlist)
    except BlockingIOError:
        # print('干其他的活')

        #收消息
        del_rlist = []
        for conn in rlist:
            try:
                data=conn.recv(1024)
                if not data:
                    del_rlist.append(conn)
                    continue
                wlist.append((conn,data.upper()))
            except BlockingIOError:
                continue
            except Exception:
                conn.close()
                del_rlist.append(conn)

        #发消息
        del_wlist=[]
        for item in wlist:
            try:
                conn=item[0]
                data=item[1]
                conn.send(data)
                del_wlist.append(item)
            except BlockingIOError:
                pass

        for item in del_wlist:
            wlist.remove(item)

        for conn in del_rlist:
            rlist.remove(conn)

server.close()

四、多路复用IO模型

五、异步IO模型

六、各种IO模型对比

七、了解selectors模块的使用