深度分析gevent运行流程

xiaoxiao2021-02-28  136

一直对gevent运行流程比较模糊,最近看源码略有所得,不敢独享,故分享之。

gevent是一个高性能网络库,底层是libevent,1.0版本之后是libev,核心是greenlet。gevent和eventlet是亲近,唯一不同的是eventlet是自己实现的事件驱动,而gevent是使用libev。两者都有广泛的应用,如OpenStack底层网络通信使用eventlet,goagent是使用gevent。

要想理解gevent首先要理解gevent的调度流程,gevent中有一个hub的概念,也就是下图的MainThread,用于调度所有其它的greenlet实例(下图Coroutine)。 其实hub也是一个greenlet,只不过特殊一些。 看下图我们会发现每次从hub切换到一个greenlet后,都会回到hub,这就是gevent的关键。 注意:gevent中并没有greenlet链的说法,所有都是向主循环注册greenlet.switch方法,主循环在合适的时机切换回来。

也许大家会好奇,为什么采用这种模式,为什么每次都要切换到hub?我想理由有二:

1.hub是事件驱动的核心,每次切换到hub后将继续循环事件。如果在一个greenlet中不出来,那么其它greenlet将得不到调用。

2.维持两者关系肯定比维持多个关系简单。每次我们所关心的就是hub以及当前greenlet,不需要考虑各个greenlet之间关系。

我们看看最简单的gevent.sleep发生了什么?

我们先想想最简单的sleep(0)该如何调度?根据上面很明显

1.向事件循环注册当前greenlet的switch函数

2.切换到hub,运行主事件循环

[python]  view plain  copy def sleep(seconds=0, ref=True):       hub = get_hub()       loop = hub.loop       if seconds <= 0:           waiter = Waiter()           loop.run_callback(waiter.switch)           waiter.get()       else:           hub.wait(loop.timer(seconds, ref=ref))   当seconds小于等于0时,loop.run_callback(waiter.switch)即是将当前greenlet的switch注册到loop,使用waiter.get()切换到hub。那么很明显,

当切换到hub后当调用刚注册的回调(waiter.switch)回到刚刚sleep所在的greenlet。

不熟悉Waiter的童鞋可能对上面说的有点模糊,下面我们好好看看Waiter是什么。

[python]  view plain  copy >>> result = Waiter()   >>> timer = get_hub().loop.timer(0.1)   >>> timer.start(result.switch, 'hello from Waiter')   >>> result.get() # blocks for 0.1 seconds       'hello from Waiter'   timer.start(result.switch, 'hello from Waiter')我们向hub的主循环注册一个0.1s的定时器,回调为result.switch,然后将执行result.get(),此时过程代码如下:

[python]  view plain  copy def get(self):               assert self.greenlet is None'This Waiter is already used by %r' % (self.greenlet, )               self.greenlet = getcurrent()               try:                   return self.hub.switch()               finally:                   self.greenlet = None   将把self.greenlet设置为当前greenlet,然后通过self.hub.switch()切换到主循环,很明显在主循环中将回调result.switch,看代码:

[python]  view plain  copy def switch(self, value=None):               """Switch to the greenlet if one's available. Otherwise store the value."""               greenlet = self.greenlet               assert getcurrent() is self.hub, "Can only use Waiter.switch method from the Hub greenlet"               switch = greenlet.switch               try:                   switch(value)               except:                   self.hub.handle_error(switch, *sys.exc_info())   拿到刚保存的greenlet,然后切换到greenlet.switch(),返回到我们刚调用reuslt.get()方法。通过上面assert我们也可以看出这是在hub中调用的。

通过以上分析,小伙伴们肯定都懂了gevent的执行流程了。

这里有个问题,如果上面先发生result.switch,那又该如何呢?就像下面这样:

[python]  view plain  copy >>> result = Waiter()   >>> timer = get_hub().loop.timer(0.1)   >>> timer.start(result.switch, 'hi from Waiter')   >>> sleep(0.2)   >>> result.get() # returns immediatelly without blocking       'hi from Waiter'   我想聪明的你,打开hub.py再看看源码肯定就明白了(上面Waiter代码是我特意简化的)。

既然我们知道了gevent运行流程,下面我们看看gevent.spawn和join到底做了什么?

gevent.spawn其实就是Greenlet.spawn,所以gevent.spawn就是创建一个greenlet,并将该greenlet的switch()加入hub主循环回调。

[python]  view plain  copy class Greenlet(greenlet):       """A light-weight cooperatively-scheduled execution unit."""          def __init__(self, run=None, *args, **kwargs):           hub = get_hub()           greenlet.__init__(self, parent=hub)           if run is not None:               self._run = run           self._start_event = None          def start(self):           """Schedule the greenlet to run in this loop iteration"""           if self._start_event is None:               self._start_event = self.parent.loop.run_callback(self.switch)         @classmethod       def spawn(cls, *args, **kwargs):           """Return a new :class:`Greenlet` object, scheduled to start.            The arguments are passed to :meth:`Greenlet.__init__`.          """           g = cls(*args, **kwargs)           g.start()           return g  

通过下面代码证明:

[python]  view plain  copy import gevent      def talk(msg):       print(msg)      g1 = gevent.spawn(talk, 'bar')   gevent.sleep(0)   将输出:bar,我们通过sleep切换到hub,然后hub将运行我们添加的回调talk,一切正常。

此时不要沾沾自喜,如果下面代码也觉得一切正常再高兴也不迟。

[python]  view plain  copy import gevent      def talk(msg):       print(msg)       gevent.sleep(0)       print msg      g1 = gevent.spawn(talk, 'bar')   gevent.sleep(0)   这次还是输出:bar,有点不对劲啊,应该输出两个bar才对,为什么为导致这样呢?

我们来好好分析流程:

1.gevent.spawn注册回调talk

2.然后最后一行gevent.sleep(0)注册当前greenlet.switch(最外面的)到hub,然后切换到hub

3.hub执行回调talk,打印"bar",此时gevent.sleep再次将g1.switch注册到hub,同时切换到hub

4.由于第2步最外层greenlet现注册,所以将调用最外层greenlet,此时很明显,程序将结束。因为最外层greenlet并不是hub的子greenlet,

所以died后并不会回到父greenlet,即hub

你可能会说那我自己手动切换到hub不就可以了吗?这将导致主循环结束不了的问题。

[python]  view plain  copy import gevent      def talk(msg):       print(msg)       gevent.sleep(0)       print msg      g1 = gevent.spawn(talk, 'bar')   gevent.get_hub().switch()   程序输出:

[python]  view plain  copy bar   bar   Traceback (most recent call last):     File "F:\py_cgi\geve.py", line 9in <module>       gevent.get_hub().switch()     File "C:\Python26\lib\site-packages\gevent\hub.py", line 331in switch       return greenlet.switch(self)   gevent.hub.LoopExit: This operation would block forever   虽然成功的输出了两次“bar",但也导致了更为严重的问题。

这也就是join存在的价值,我们看看join是如何做到的?

[python]  view plain  copy def join(self, timeout=None):       """Wait until the greenlet finishes or *timeout* expires.      Return ``None`` regardless.      """       if self.ready():           return       else:           switch = getcurrent().switch           self.rawlink(switch)           try:               t = Timeout.start_new(timeout)               try:                   result = self.parent.switch()                   assert result is self'Invalid switch into Greenlet.join(): %r' % (result, )               finally:                   t.cancel()           except Timeout:               self.unlink(switch)               if sys.exc_info()[1is not t:                   raise           except:               self.unlink(switch)               raise         def rawlink(self, callback):       """Register a callable to be executed when the greenlet finishes the execution.        WARNING: the callable will be called in the HUB greenlet.      """       if not callable(callback):           raise TypeError('Expected callable: %r' % (callback, ))       self._links.append(callback)       if self.ready() and self._links and not self._notifier:           self._notifier = self.parent.loop.run_callback(self._notify_links)      def _notify_links(self):       while self._links:           link = self._links.popleft()           try:               link(self)           except:               self.parent.handle_error((link, self), *sys.exc_info())   从代码中可以看出,join会保存当前greenlet.switch到一个队列中,并注册_notify_links回调,然后切换到hub,在_notify_links回调中将依次调用先前注册在队列中的回调。

而我们调用g1.join()将会把最外层greenlet.switch注册到队列中,当回调时就顺利结束程序了。很完美!!!

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