Python网络编程：Linux epoll

原文地址：http://scotdoyle.com/python-epoll-howto.html

介绍

Python已于2.6版本添加访问Linux epoll库的API。这篇教程使用Python 3简要介绍如何使用Linux epoll。

阻塞Socket

例1是一个Pyhton服务端程序，它监听8080端口，接收HTTP请求并将其打印到console，然后对HTTP请求进行回复。

#Example 1
import socket

EOL1 = b'\n\n'
EOL2 = b'\n\r\n'
response  = b'HTTP/1.0 200 OK\r\nDate: Mon, 1 Jan 1996 01:01:01 GMT\r\n'
response += b'Content-Type: text/plain\r\nContent-Length: 13\r\n\r\n'
response += b'Hello, world!'
#创建socket
serversocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
serversocket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
serversocket.bind(('0.0.0.0', 8080))
serversocket.listen(1)

connectiontoclient, address = serversocket.accept()
request = b''
while EOL1 not in request and EOL2 not in request:
   request += connectiontoclient.recv(1024)
print(request.decode())
connectiontoclient.send(response)
connectiontoclient.close()

serversocket.close()

下面的代码添加了一个循环，不断接收客户端的请求直到被我们手动关闭。例2更清楚地展示了服务端创建的socket不直接与客户端进行数据交换，而是服务端socket接收到来自客户端的连接后，创建一个新的socket与该客户端进行通信。

#Example 2
import socket

EOL1 = b'\n\n'
EOL2 = b'\n\r\n'
response  = b'HTTP/1.0 200 OK\r\nDate: Mon, 1 Jan 1996 01:01:01 GMT\r\n'
response += b'Content-Type: text/plain\r\nContent-Length: 13\r\n\r\n'
response += b'Hello, world!'

serversocket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
serversocket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
serversocket.bind(('0.0.0.0', 8080))
serversocket.listen(1)

try:
    while True:
       connectiontoclient, address = serversocket.accept()
       request = b''
       while EOL1 not in request and EOL2 not in request:
           request += connectiontoclient.recv(1024)
       print('-'*40 + '\n' + request.decode()[:-2])
       connectiontoclient.send(response)
       connectiontoclient.close()

#确保程序即使出现exception，socket也会被关闭
finally:
   serversocket.close()

非阻塞Socket和Linux epoll的好处

上面两个例子展示的都是阻塞socket。Python代码执行到某行会停在那里直到某一事件发生。如16行的accept()会被阻塞直到有一个客户端请求连接。19行的recv()会被阻塞直到客户端发送了数据（或没有数据可读取）。21行的send()会被阻塞直到所有要发送给客户端的数据已经Linux被放入了传输队列。

当一个服务端程序使用阻塞socket时，对于每一个客户端，其经常使用一个线程甚至一个专门的进程进行通讯。服务端程序的主线程则主要包括监听的被用来接受客户端请求的socket。其每次接收一个来自客户端的请求，并把新创建的用于和客户端通信的socket传给另外一个线程与客户端进行交互。因为每个线程只与一个客户端进行通讯，某一个线程出现阻塞不会影响到其他线程执行的任务。

使用多线程和阻塞socket进行网络编程写出的代码更加直观、简单，但是有不少缺点。多线程需要考虑到操作系统关于资源共享的常见问题，并且这种编程方式对单核CPU很不友好。

The C10K Problem讨论了若干种处理并发连接的方法，比如使用异步socket。