用Python理解Web并发模型

Java程序员进阶三条必经之路:数据库、虚拟机、异步通信。

前言

虽然异步是我们急需掌握的高阶技术,但是不积跬步无以至千里,同步技术的学习是不能省略的。今天这篇文章主要用Python来介绍Web并发模型,直观地展现同步技术的缺陷以及异步好在哪里。

最简单的并发

上面这个例子太简单了,访问localhost:9527,返回“Hello World”。用ab来测试性能,数据如下:

发送10万个请求,8(我的CPU核数为8)个请求同时并发,耗时1.568秒。
性能瓶颈在哪里呢?就在上面的两个半阻塞。
accept和recv是完全阻塞的,而为什么send是半个阻塞呢?
在内核的 socket实现中,会有两个缓存 (buffer)。read buffer 和 write buffer 。当内核接收到网卡传来的客户端数据后,把数据复制到 read buffer ,这个时候 recv阻塞的进程就可以被唤醒。
当调用 send的时候,内核只是把 send的数据复制到 write buffer 里,然后立即返回。只有 write buffer 的空间不够时 send才会被阻塞,需要等待网卡发送数据腾空 write buffer 。在 write buffer的空间足够放下 send的数据时进程才可以被唤醒。
如果一个请求处理地很慢,其他请求只能排队,那么并发量肯定会受到影响。

多进程

每个请求对应一个进程倒是能解决上面的问题,但是进程太占资源,每个请求的资源都是独立的,无法共享,而且进程的上下文切换成本也很高。

Prefork

这是多进程的改良版,预先分配好和CPU核数一样的进程数,可以控制资源占用,高效处理请求。

耗时:1.640秒。

线程池

耗时:3.901秒,大部分时间花在队列上,线程占用资源比进程少(资源可以共享),但是要考虑线程安全问题和锁的性能,而且python有臭名昭著的GIL,导致不能有效利用多核CPU。

epoll

最后祭出epoll大神,三大异步通信框架Netty、NodeJS、Tornado共同采用的通信技术,耗时1.582秒,但是要注意是单进程单线程哦。epoll真正发挥作用是在长连接应用里,单线程处理上万个长连接玩一样,占用资源极少。

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