Реализация эхо-сервера
Теперь мы добавим реализацию эхо-сервера в наш файл server.py. Эхо-сервер - это тип сервера, который просто отправляет обратно любые данные, которые он получает от клиента. Это отличный способ понять, как серверы обрабатывают входящие данные и общаются с клиентами.
Добавьте следующий код в конец файла server.py. Этот код настроит наш эхо-сервер и обработает клиентские подключения.
## TCP Server implementation
def tcp_server(address, handler):
## Create a TCP socket
sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
## Set the socket option to reuse the address
sock.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
## Bind the socket to the given address
sock.bind(address)
## Start listening for incoming connections, with a backlog of 5
sock.listen(5)
while True:
## Yield to pause the function until a client connects
yield 'recv', sock ## Wait for a client connection
## Accept a client connection
client, addr = sock.accept()
## Add a new handler task for this client to the tasks list
tasks.append(handler(client, addr)) ## Start a handler task for this client
## Echo handler - echoes back whatever the client sends
def echo_handler(client, address):
print('Connection from', address)
while True:
## Yield to pause the function until the client sends data
yield 'recv', client ## Wait until client sends data
## Receive up to 1000 bytes of data from the client
data = client.recv(1000)
if not data: ## Client closed connection
break
## Yield to pause the function until the client can receive data
yield 'send', client ## Wait until client can receive data
## Send the data back to the client with 'GOT:' prefix
client.send(b'GOT:' + data)
print('Connection closed')
## Close the client connection
client.close()
## Start the server
if __name__ == '__main__':
## Add the tcp_server task to the tasks list
tasks.append(tcp_server(('', 25000), echo_handler))
## Start the scheduler
run()
Поймем этот код пошагово:
-
Функция tcp_server:
- Сначала она настраивает сокет для прослушивания входящих подключений. Сокет - это конечная точка для связи между двумя машинами.
- Затем она использует
yield 'recv', sock, чтобы приостановить функцию до подключения клиента. Это ключевой элемент нашего асинхронного подхода.
- Наконец, она создает новую задачу-обработчик для каждого клиентского подключения. Это позволяет серверу обрабатывать несколько клиентов одновременно.
-
Функция echo_handler:
- Она возвращает
'recv', client, чтобы ждать, пока клиент отправит данные. Это приостанавливает функцию до появления данных.
- Она возвращает
'send', client, чтобы ждать, пока можно будет отправить данные обратно клиенту. Это гарантирует, что клиент готов принять данные.
- Она обрабатывает данные клиента до тех пор, пока клиент не закроет соединение.
-
Когда мы запускаем сервер, он добавляет задачу tcp_server в очередь и запускает планировщик. Планировщик отвечает за управление всеми задачами и гарантирует, что они выполняются асинхронно.
Чтобы протестировать сервер, запустите его в одном терминале:
python3 /home/labex/project/server.py
Вы должны увидеть сообщение, указывающее, что сервер запущен. Это означает, что сервер теперь прослушивает входящие подключения.
Откройте другой терминал и подключитесь к серверу с помощью nc (netcat). Netcat - это простая утилита, которая позволяет подключиться к серверу и отправлять данные.
nc localhost 25000
Теперь вы можете вводить сообщения и видеть их возвращаться с префиксом "GOT:":
Hello
GOT:Hello
World
GOT:World
Если nc не установлен, вы можете использовать встроенную библиотеку Python telnetlib. Telnetlib - это библиотека, которая позволяет подключиться к серверу с использованием протокола Telnet.
python3 -c "import telnetlib; t = telnetlib.Telnet('localhost', 25000); t.interact()"
Вы можете открыть несколько окон терминала и подключить несколько клиентов одновременно. Сервер будет обрабатывать все подключения одновременно, несмотря на то, что он однопоточный. Это благодаря нашему планировщику задач на основе генераторов, который позволяет серверу приостанавливать и возобновлять задачи по мере необходимости.
Как это работает
В этом примере показано мощное применение генераторов для асинхронного ввода-вывода:
- Сервер возвращает управление, когда он бы иначе блокировался, ожидая ввода-вывода. Это означает, что вместо бесконечного ожидания данных сервер может приостановиться и дать возможность другим задачам выполняться.
- Планировщик перемещает его в область ожидания до готовности ввода-вывода. Это гарантирует, что сервер не тратит ресурсы на ожидание ввода-вывода.
- Другие задачи могут выполняться, пока ожидается завершение ввода-вывода. Это позволяет серверу обрабатывать несколько задач одновременно.
- Когда ввод-вывод готов, задача продолжает выполнение с того места, где она была приостановлена. Это ключевая особенность асинхронного программирования.
Этот шаблон составляет основу современных асинхронных фреймворков Python, таких как asyncio, который был добавлен в стандартную библиотеку Python в версии 3.4.
