網絡編程6（IO模型）

IO  sock對象本質是文件描述符，什麼是文件描述符，是一個非零的整數，內核區接受的數據，在用戶拷貝完以後就沒有了

IO多路複用比阻塞IO的好處是能夠監聽多個sock對象，能處理多個鏈接，IO多路複用全程阻塞，能實現並發現象，必定不是同時聊，沒有開多線程多進程

什麼是阻塞IO，(什麼是非阻塞IO)，主進程會一直卡住不能幹其餘事，知道對應的操做結束,非阻塞IO不會卡，

阻塞IO全程阻塞，非阻塞IO，copydaty時進程阻塞，IO多路複用全程阻塞；這三個是同步IO模型，只有第四個異步IO全程無阻塞，可是實現麻煩，全程由操做系統完成(waitdata copydata)

 同步IO只要兩個過程(wait data,copy data)有一個是阻塞的就叫同步IO

同步：  阻塞IO  非阻塞IO  io多路複用(select epoll poll)
異步：  異步IO

IO模型有幾個角色： 進程，操做系統(內核)，IO都是進程的Io

http://www.cnblogs.com/yuanchenqi/articles/6755717.html

IO模型
進程若是有數據的交換，進程發系統調用進入內核態，內核態的數據cp到用戶空間，分兩個過程，wait for data ,copy data


阻塞IO




非阻塞IO

 IO多路複用

 

 IO multiplexing這個詞可能有點陌生，可是若是我說select，epoll，大概就都能明白了。有些地方也稱這種IO方式爲event driven IO。咱們都知道，select/epoll的好處就在於單個process就能夠同時處理多個網絡鏈接的IO。它的基本原理就是select/epoll這個function會不斷的輪詢所負責的全部socket，當某個socket有數據到達了，就通知用戶進程。它的流程如圖：

 

   當用戶進程調用了select，那麼整個進程會被block，而同時，kernel會「監視」全部select負責的socket，當任何一個socket中的數據準備好了，select就會返回。這個時候用戶進程再調用read操做，將數據從kernel拷貝到用戶進程。
這個圖和blocking IO的圖其實並無太大的不一樣，事實上，還更差一些。由於這裏須要使用兩個system call (select 和 recvfrom)，而blocking IO只調用了一個system call (recvfrom)。可是，用select的優點在於它能夠同時處理多個connection。（多說一句。因此，若是處理的鏈接數不是很高的話，使用select/epoll的web server不必定比使用multi-threading + blocking IO的web server性能更好，可能延遲還更大。select/epoll的優點並非對於單個鏈接能處理得更快，而是在於能處理更多的鏈接。）
在IO multiplexing Model中，實際中，對於每個socket，通常都設置成爲non-blocking，可是，如上圖所示，整個用戶的process實際上是一直被block的。只不過process是被select這個函數block，而不是被socket IO給block。

 

結論: select的優點在於能夠處理多個鏈接，不適用於單個鏈接 

 

 

 

 

總結##################################################################################

IO就是進程有須要數據的時候纔會產生IO系統調用，分兩個階段  1：wait for data;2： copy data

阻塞IO全程阻塞(進程在須要IO調用的時候，用戶程序發動系統調用，從用戶態轉到內核態(內核態是操做系統管理，有操做硬件的權限)直到數據從內核緩存區cp到用戶區，此時內核的數據直接清除)，

非阻塞IO wait for data不阻塞，用戶程序會隔一段時間就到內核區問問，數據準備好了沒有，一次次的發起系統調用，直到有數據了，阻塞cp數據

IO多路複用：這個最大的改善是用戶程序調用select函數發起系統調用阻塞等數據，等數據到了，用戶進程發起系統調用cp數據，而後清除內核緩存中的數據，比IO阻塞多了個系統調用，下面的例子多個客戶端聊天
就是及於此

1 阻塞IO:  全程阻塞

2 非阻塞IO:  
        優勢：wait for data時無阻塞
        缺點：1 系統調用太多 2 數據不是實時接受的
        兩個階段：wait for data:非阻塞
                 copy data   :阻塞
           
3 IO多路複用（監聽多個鏈接）

sock::sock <socket.socket fd=224, 
family=AddressFamily.AF_INET, 
type=SocketKind.SOCK_STREAM, 
proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8800)>
224就是文件打樁符
對於文件描述符（套接字對象）：
1 是一個非零整數，不會變
2 收發數據的時候，對於接收端而言，數據先到內核空間，
而後copy到用戶空間，同時，內核空間數據清除。

特色：1 全程（wait for data,copy）阻塞
      2 能監聽多個文件描述符
      
      實現併發
       
4 異步IO

  全程無阻塞，


5 驅動信號

總結： 
同步：  阻塞IO  非阻塞IO  io多路複用
異步：  異步IO

 

#server端
#簡單聊天，最大接受5個client排隊，第一個鏈接後就進入while第二個，阻塞socket模塊

import socket
import time

sock=socket.socket()

sock.bind(("127.0.0.1",8800))

sock.listen(5)

#sock.setblocking(False)

# while 1:
#     try:
#         conn,addr=sock.accept()   # 阻塞等待連接
#     except Exception as e:
#         print(e)
#         time.sleep(3)

# data=conn.recv(1024)
#
# print(data.decode("utf8"))

while 1:
    conn,addr=sock.accept()
    print("server working.......")
    while 1:

        data=conn.recv(1024)
        print(data.decode("utf8"))
        send_data=input(">>>")
        conn.send(send_data.encode("utf8"))

    conn.close()







#client端



import socket

sock=socket.socket()


sock.connect(("127.0.0.1",8800))

while 1:

     data=input("input>>>")
     sock.send(data.encode("utf8"))
     rece_data=sock.recv(1024)
     print(rece_data.decode("utf8"))

sock.close()

 

 

 

#給予select機制實現多客戶端併發聊天   若是幾個客戶端前後發消息過來，監控的列表中conn幾個會有變化，server端會吧有變化的conn for遍歷一遍回消息再

#server端

#sock是客戶來鏈接纔有變化，conn是客戶發消息纔有變化，主要仍是解決IO操做



import socket
import time

import select
sock=socket.socket()

sock.bind(("127.0.0.1",8800))

sock.listen(5)


sock.setblocking(False)
inputs=[sock,]

print("sock",sock)

while 1:
    r,w,e=select.select(inputs,[],[])  # select只監聽有變化的套接字 inputs=[sock,conn1,conn2,conn3..] #開啓select首先到這，
    print("r",r)
    for obj in r:   # 第一次 [sock,]  第二次(客戶端發消息) #[conn1,]
        if obj==sock:#客戶端第一次鏈接走這條路
            print('change')
            conn,addr=obj.accept()
            inputs.append(conn)   #  inputs=[sock,conn]

        else:#客戶端第二次發消息走這條路
            data=obj.recv(1024)
            print(data.decode("utf8"))
            send_data=input(">>>")
            obj.send(send_data.encode("utf8"))

#client 端

#跟上面的同樣