什么是epoll
我們在 Python多種方式實現並發的Web Server 的最后使用單進程+單線程+非阻塞+長連接實現了一個可並發處理客戶端連接的服務器。他的原理可以用以下的圖來描述：
解釋：
1.HTTP服務器是我們使用 單進程+單線程+非阻塞+長連接實現 的web服務器。
2.在實現的時候，我們創建了一個存放已接受Socket連接的列表，該列表是在應用程序的內存空間中的。如圖中深藍色部分
3.當有3個客戶端接入的時候，列表中一共存在3個對應的socket句柄，分別對應三個小黃框。
4.灰色小框代表服務器接收請求的socket。
5.我們在進行無限循環的時候，首先是檢查是否有新的客戶端接入，相當於檢查灰色小框是否有數據到達。然后輪詢3個小黃框對應socket是否有數據到達。輪詢的效率是很低的。
6.服務器在使用accept和recv時，實際上是委托操作系統幫他檢查是否有數據到達，由於這個列表的socket都處於用戶內存空間，所以需要將其復制到內核空間。操作系統檢查完畢后，如果有數據就返回數據給應用程序，如果沒有數據就以異常的方式通知應用程序。而且不光這樣，操作系統可能還同時在運行其他的應用程序，這樣效率會非常低。
我們再來看epoll的圖：
解釋：
1.我們可以看到，在結構上，最大的區別在於，存放socket的列表不處於應用程序內部。在epoll中，這個存放socket的列表處於一個特殊的內存空間，這個內存空間是應用程序與內核共享的空間。也就是說，當應用程序委托操作系統檢查是否有數據到達時，無需將復制數據給內核空間，操作系統可以直接進行檢查。
2.操作系統檢查到某個socket有數據到達，使用事件通知的形式，直接告訴應用程序，而不是以輪詢的方式。打個比方，一個廚師挨個問50個人餓了沒，如果餓了就給他東西吃，這是輪詢。而50個人中，誰餓了誰舉手，廚師就給吃的，這叫事件通知。很明顯，事件通知的效率會特別高。
實現代碼：
import socket import re import select def handle_request(new_socket, recv_msg): # 從請求中解析出URI recv_lines = recv_msg.splitlines() # 使用正則表達式提取出URI ret = re.match(r"[^/]+(/[^ ]*)", recv_lines[0]) if ret: # 獲取URI字符串 file_name = ret.group(1) # 如果URI是/，則默認返回index.html的內容 if file_name == "/": file_name = "/index.html" try: # 根據請求的URI，讀取相應的文件 fp = open("." + file_name, "rb") except: # 找不到文件，響應404 response_msg = "HTTP/1.1 404 NOT FOUND\r\n" response_msg += "\r\n" response_msg += "<h1>----file not found----</h1>" new_socket.send(response_msg.encode("utf-8")) else: html_content = fp.read() fp.close() response_body = html_content # 響應正確 200 OK response_header = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" response_header += "Content-Length:%d\r\n" % len(response_body) response_header += "\r\n" response = response_header.encode("utf-8") + response_body # 返回響應數據 new_socket.send(response) def main(): # 創建TCP SOCKET實例 tcp_server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # # 設置重用地址 # tcp_server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) # 綁定地址（默認本機IP）和端口 tcp_server_socket.bind(("", 7890)) # 監聽 tcp_server_socket.listen(128) # 將accept設置為非阻塞,這里設置一次，后面不管調多少次accept都是非阻塞的 tcp_server_socket.setblocking(False) # 創建一個epoll對象 epl = select.epoll() # 將監聽套接字對應的fd注冊到epoll中,並讓其監聽有沒有數據進來，所以使用EPOLLIN epl.register(tcp_server_socket.fileno(), select.EPOLLIN) # 定義一個字典，用於存放fd和套接字的對應關系，因為操作系統在事件通知的時候，使用的是fd，而不是套接字，我們需要使用fd來找到對應 # 的套接字，從而可以調用accept和recv fd_event_dict = dict() # 循環接收客戶端連接 while True: # 使用一個列表來接受操作系統的事件通知，poll()是阻塞的，當有數據到達時，poll才會解開阻塞 fd_event_list = epl.poll() # 操作系統的事件通知返回一個列表（可能同時有多個套接字有數據進入），這個列表中的元素都是元組(fd,event) for fd, event in fd_event_list: # 首先判斷事件通知中的fd是否對應監聽套接字（監聽套接字調用accept） if fd == tcp_server_socket.fileno(): new_socket, client_addr = tcp_server_socket.accept() # 監聽到一個新的客戶端連接，將new_socket也注冊到epoll中 epl.register(new_socket.fileno(), select.EPOLLIN) # 並且將這個socket加入fd_event_dict字段，方便以后通過fd來獲取套接字 fd_event_dict[new_socket.fileno()] = new_socket elif event == select.EPOLLIN: # 如果不是監聽套接字，那么都是客戶端對應的套接字 # 接收數據 recv_data = fd_event_dict[fd].recv(1024).decode("utf-8") # 如果有數據 if recv_data: # 處理數據 handle_request(fd_event_dict[fd], recv_data) else: # 如果沒有數據，則表示客戶端斷開連接 # 關閉fd對應的socket fd_event_dict[fd].close() # 從epoll中踢出已經斷開的fd epl.unregister(fd) # 從字典中刪除fd對應的記錄 del fd_event_dict[fd] # 關閉整個SOCKET tcp_server_socket.close() if __name__ == "__main__": main()
解釋：
1.首先創建epoll對象
2.將監聽套接字對應fd注冊到epoll，並設置監聽數據的IN。
3.調用poll()函數，如果沒有數據到達，則處於阻塞狀態，如果有數據到達，則操作系統會返回一個事件通知列表。
4.遍歷列表，如果發現fd是監聽套接字對應fd，則使用監聽套接字調用accept，並將接收到的新的客戶端連接對應socket也注冊到epoll中，並將其存放到字典fd_event_dict中（方便后續使用fd獲取socket）。
5.如果不是監聽套接字，則直接從fd_event_dict中通過fd獲取對應的socket，然后調用recv來接收數據。
6.如果接收到的數據有內容，則調用請求處理邏輯。
7.如果接收到的數據為空，則表示客戶端主動調用了close，想要斷開連接。此時從fd_event_dict中通過fd獲取對應socket，然后調用socker.close()來關閉連接。
8.關閉連接后，將該socket從epoll中剔除，並且從fd_event_dict中刪除。
注意：該代碼無法在windows上運行，因為epoll是Linux2.6內核增加的新功能，windows並不支持。