基于select模块的IO复用

Socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思，通常也称作“套接字”，用于描述IP地址和端口，是一个通信链路的句柄。在Internet上的主机一般运行多个服务软件，同时提供多种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应不同的服务。Socket正如其英文原意一样，像一个多孔插座。一台主机犹如布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏交流电，有的提供110伏交流电，有的则提供有线电视节目。客户软件将插头插到不同编号的插座，就可以得到不同的服务。——百度百科

Socket如此重要，现在的网络编程几乎都离不开它。它起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用打开、读写、关闭的模式来操作。

然而，对于网络服务来说，往往需要面对大量的客户端，例如Web服务。对于这类服务，必须保证既能并行处理请求，又能保证服务的稳定。但传统的Socket在处理并发方面有所欠缺，借助select模块，可以较好地实现IO复用和非阻塞处理。

Python中的select模块以列表形式接受四个参数，分别是需要监控的可读文件对象、可写文件对象、产生异常的文件对象和超时设置。当监控的对象发生变化时，select会返回发生变化的对象列表。下面是用select实现一个简单的聊天室：

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

class ChatServer():
    def __init__(self,host,port,timeout=10,backlog=5):
        #记录连接的客户端数量
        self.clients =0
        #存储连接的客户端socket和地址对应的字典
        self.clientmap={}
        #存储连接的客户端socket
        self.outputs = []
        #建立socket
        self.server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
        self.server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
        self.server.bind((host,port))
        self.server.listen(backlog)
        #增加信号处理
        signal.signal(signal.SIGINT,self.sighandler)

    def sighandler(self):
        sys.stdout.write("Shutdown Server......\n")
        #向已经连接的客户端发送关闭信息，并主动关闭socket
        for output in self.outputs:
            output.send("Shutdown Server")
            output.close()
        #关闭listen
        self.server.close()
        sys.stdout.flush()

    #主函数，用来启动服务器
    def run(self):
        #需要监听的可读对象
        inputs=[self.server]

        runing=True
        #添加监听主循环
        while runing:
            try:
                readable,writeable,exceptional = select.select(inputs,self.outputs,[])
                #此处会被select模块阻塞，只有当监听的三个参数发生变化时，select才会返回
            except select.error,e:
                break

            #当返回的readable中含有本地socket的信息时，表示有客户端正在请求连接
            if self.server in readable:
                #接受客户端连接请求
                client,addr=self.server.accept()
                sys.stdout.write("New Connection from %s\n"%str(addr))
                sys.stdout.flush()

                #更新服务器上客户端连接情况
                #1，数量加1
                #2，self.outputs增加一列
                #3，self.clientmap增加一对
                #4，给input添加可读监控
                self.clients += 1
                self.outputs.append(client)
                self.clientmap[client]=addr
                inputs.append(client)

            #readable中含有已经添加的客户端socket，并且可读
            #说明 1，客户端有数据发送过来或者 2，客户端请求关闭
            elif len(readable) != 0:
                #1，取出这个列表中的socket
                csock=readable[0]
                #2，根据这个socket，在事先存放的clientmap中，取出客户端的地址、端口详细信息
                host,port = self.clientmap[csock]
                #3，取数据，或接受关闭请求，并处理
                #注意，这个操作是阻塞的，但是由于数据是在本地缓存之后，所以速度会非常快
                try:
                    data = csock.recv(1024).strip()
                    for cs in self.outputs:
                        if cs != csock:
                            cs.send("%s\n"%data)
                except socket.error,e:
                    self.clients -= 1
                    inputs.remove(csock)
                    self.outputs.remove(csock)
                    del self.clientmap[csock]

            #print self.outputs
        self.server.close()

if __name__ == "__main__":
    chat=ChatServer("",8008)
    chat.run()

运行这个脚本，然后用任意客户端，如telnet或netcat连接8008端口，多个客户端之间就可以进行对话。

其实select模块本身是阻塞的。当需要监控的socket发生变化时，select返回，下面的程序继续执行，程序再根据select的返回值，对各种情况作出处理。