在高级篇二中，我们讲解了5中常用的IO模型，理解这些常用的IO模型，对于编写服务器程序有很大的帮助，可以提高我们的并发速度！因为在网络中通信主要的部分就是IO操作。在这一篇当中我们会重点讲解在第二篇当中提到的IO复用模型，即select机制。其实select机制有一些缺陷，后来产生了一种更加高效的机制epoll，稍后会讲解！
一、select机制
1. 原理：select可以理解成一个监听器，可以监听多个文件描述符。当某个文件描述符的状态发生改变了(可读/可写)，操作系统就会发送消息给应用程序，去处理数据。
2. 优点：几乎所有平台都支持，跨平台支持性较好。
3. 缺点：
(1). 当个进程/线程可监视的文件描述符数量有限制。
(2). 对文件描述符的扫描是线性的，采用轮询的方式，每次都是从头一直扫描到结尾，当文件描述符的列表变大时，会相当浪费时间和CPU
(3). 把包含大量文件描述符的数组从内核空间拷贝到用户空间，当数组小的时候可能还好，但是随着数组的增大会变得很浪费资源。
4. 水平触发：
当select()把状态发生变化的文件描述符报告给进程之后，如果进程没有进行任何处理，那么下次select()还会报告这些文件描述符。
二、epoll
epoll可以看成是select/poll(本质就是select)的加强版，打破了很多select的约束，以及添加了一些其他的功能！
1. 为什么epoll效率很高呢？
epoll最大的特点是只告诉服务器有哪些文件描述符(fd)发生了变化。如果服务器不去处理相应的fd，那么操作系统就会把这个fd丢弃，不再给服务器发送消息(边缘触发)！除此之外，epoll是采用事件监听的方式通知，这也是epoll的魅力所在！
2.原理：
(1). 注册在epoll中的文件描述符，操作系统的事件监听会去监听文件描述符集合(fd_set)
(2). 如果有fd发生了变化，那么事件监听会向操作系统报告发生变化的fd
(3). 操作系统会给服务器发送消息，通知它你关注的fd有变化，去处理吧
(4). 此时服务器就去共享内存中读取数据了！
3. 优点：
(1). 没有最大连接数的限制。
(2). 不采用轮询的方式去处理fd，而是采用事件监听的方式，即哪个fd有事件发生，OS通知服务器使用相应的回调函数来处理fd
(3). 内存拷贝：当有数据到来时，操作系统会给服务器发送通知去处理数据。通过采用共享内存的方式加快用户空间与内核空间消息的传递速度。
4. 误区：
并不是在任何情况下，epoll都要比select/poll高效，只有当很多连接请求到来时才会很高效！
三、epoll编程模型
(1). 创建1个epoll对象
(2). 告诉epoll对象，在指定的fd上监听指定的事件
(3). 询问epoll对象，自从上次查询后，哪些fd上发生了哪些事件
(4). 在这些fd上执行一些操作
(5). 告诉epoll对象，修改fd列表或注册事件，并监控
(6). 重复步骤3-5，直到完成
(7). 销毁epoll对象
四、代码实现
1 """
2 利用非阻塞和epoll来实现一个服务器
3 """
4 import socket
5
6 import select
7
8
9 class WebServer:
10 """定义一个web服务器"""
11
12 def __init__(self):
13 # 1.创建TCP 服务器
14 self.tcp_server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
15 # 复用端口
16 self.tcp_server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
17 # 2.绑定端口
18 self.tcp_server.bind(('', 6767))
19 # 3.设为被动套接字
20 self.tcp_server.listen(128)
21
22 def run(self):
23 """运行一个服务器"""
24 #1.把服务器设置为非阻塞模式
25 self.tcp_server.setblocking(False)
26 #2.创建一个epoll对象并为服务器注册一个可接受连接的事件
27 epoll = select.epoll()
28 epoll.register(self.tcp_server.fileno(), select.EPOLLIN)
29 client_dict = dict() # 让fd与client建立关联
30 #3.服务器接受客户端的请求
31 while True:
32 # 4.监听epoll中哪个fd发生了什么事件
33 epoll_list = epoll.poll()
34 for fd, event in epoll_list:
35 if fd == self.tcp_server.fileno():
36 # 有客户端来连接被动套接字服务器
37 client, addr = self.tcp_server.accept()
38 # print(addr)
39 # 把客户端注册到epoll中
40 epoll.register(client.fileno(), select.EPOLLIN)
41 # 把客户端和客户端对应的fd添加到client字典中去
42 client_dict[client.fileno()] = client
43 else:
44 # 有客户端发送数据过来,但是该如何去获得这个客户端呢？
45 data = client_dict[fd].recv(1024).decode('utf-8')
46 if data:
47 # 说明客户端发送数据过来了
48 print(data)
49 client_dict[fd].send('我已经收到你的数据了！
'.encode('utf-8'))
50 else:
51 # 说明客户端已经关闭了
52 client_dict[fd].close()
53
54 client_dict.popitem()
55 # 需要把该客户端注册的事件取消掉
56 epoll.unregister(fd)
57
58 # 遍历client字典中每个客户端对应的fd
59 for item in client_dict.items():
60
61 print('fd:{}--->addr:{}'.format(item[0], item[1]))
62 print('-'*50)
63 # 关闭服务器
64 self.tcp_server.close()
65
66
67
68 def main():
69 #1.初始化一个TCP服务器
70 server = WebServer()
71 #2.运行一个服务器
72 server.run()
73
74
75 if __name__ == '__main__':
76 main()