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Tornado实现多进程/多线程的HTTP服务

[日期:2019-04-09] 来源:Linux社区  作者:zhichaoma [字体: ]

用Tornado Web服务的基本流程

1.实现处理请求的Handler,该类继承自tornado.web.RequestHandler,实现用于处理请求的对应方法如:get、post等。返回内容用self.write方法输出。

2.实例化一个Application。构造函数的参数是一个Handlers列表,通过正则表达式,将请求与Handler对应起来。通过dict将Handler需要的其他对象以参数的方式传递给Handler的initialize方法。

3.初始化一个tornado.httpserver.HTTPServer对象,构造函数的参数是上一步的Application对象。

4.为HTTPServer对象绑定一个端口。

5.开始IOLoop。

需要用到的特性

由于tornado的亮点是异步请求,所以这里首先想到的是将所有请求都改造为异步的。但是这里遇到一个问题,就是异步函数内一定不能有阻塞调用出现,否则整个IOLoop都会被卡住。这就要求彻底地去改造服务,将所有IO或是用时较长的请求都改造为异步函数。这个工程量是非常大的,需要去修改已有的代码。因此,我们考虑用线程池的方式去实现。当一个线程阻塞在某个请求或IO时,其他线程或IOLoop会继续执行。

另外一个瓶颈就是GIL限制了CPU的并发数量,因此考虑用子进程的方式增加进程数,提高服务能力上限。

综合上面的分析,大致用以下方案:

1.通过子进程的方式复制多个进程,使子进程中的只读页指向同一个物理页。

2.线程池。回避异步改造的工作量,增加IO的并发量。

测试代码

首先测试线程池,测试用例为:

对sleep页面同时发出两个请求:

1.在线程池中运行的函数(这里是self.block_task)能够同时执行。表现为在控制台交替打印出数字。

2.两个get请求几乎同时返回,在浏览器上显示返回的内容。

线程池的测试代码如下:

import os
import sys
import time
 
import tornado.httpserver
import tornado.ioloop
import tornado.options
import tornado.web
import tornado.gen
from tornado.concurrent import run_on_executor
from concurrent.futures import ThreadPoolExecutor
from tornado.options import define, options
 
class HasBlockTaskHandler(tornado.web.RequestHandler):
    executor = ThreadPoolExecutor(20)  #起线程池,由当前RequestHandler持有
   
    @tornado.gen.coroutine
    def get(self):
        strTime = time.strftime("%Y-%m-%d %H:%M:%S")
        print "in get before block_task %s" % strTime
        result = yield self.block_task(strTime)
        print "in get after block_task"
        self.write("%s" % (result))
 
    @run_on_executor
    def block_task(self, strTime):
        print "in block_task %s" % strTime
        for i in range(1, 16):
            time.sleep(1)
            print "step %d : %s" % (i, strTime)
        return "Finish %s" % strTime
 
if __name__ == "__main__":
    tornado.options.parse_command_line()
    app = tornado.web.Application(handlers=[(r"/sleep", HasBlockTaskHandler)], autoreload=False, debug=False)
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.bind(8888)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

整个代码里有几个位置值得关注:

1.executor = ThreadPoolExecutor(20)。这是给Handler类初始化了一个线程池。其中concurrent.futures不属于tornado,是Python的一个独立模块,在python3中是内置模块,python2.7需要自己安装。

2.修饰符@run_on_executor。这个修饰符将同步函数改造为在executor(这里是线程池)上运行的异步函数,内部实现是将被修饰的函数submit到executor,返回一个Future对象。

3.修饰符@tornado.gen.coroutine。被这个修饰符修饰的函数,是一个以同步函数方式编写的异步函数。原本通过callback方式编写的异步代码,有了这个修饰符,可以通过yield一个Future的方式来写。被修饰的函数在yield了一个Future对象后将会被挂起,Future对象的结果返回后继续执行。

运行代码后,在两个不同浏览器上访问sleep页面,得到了想要的效果。这里有一个小插曲,就是如果在同一浏览器的两个tab上进行测试,是无法看到想要的效果。第二个get请求会被block,直到第一个get请求返回,服务端才开始处理第二个get请求。这让我一度觉得多线程没有生效,用了半天时间查了很多资料,才看到是浏览器把相同的第二个请求block了,具体链接参考这里。

由于tornado很方便地支持多进程模型,多进程的使用要简单很多,在以上例子中,只需要对启动部分稍作改动即可。具体代码如下所示:

if __name__ == "__main__":
    tornado.options.parse_command_line()
    app = tornado.web.Application(handlers=[(r"/sleep", HasBlockTaskHandler)], autoreload=False, debug=False)
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.bind(8888)
    print tornado.ioloop.IOLoop.initialized()
    http_server.start(5)
    tornado.ioloop.IOLoop.instance().start()

需要注意的地方有两点:

app = tornado.web.Application(handlers=[(r"/sleep", HasBlockTaskHandler)], autoreload=False, debug=False),在生成Application对象时,要将autoreload和debug两个参数至为False。也就是需要保证在fork子进程之前IOLoop是未被初始化的。这个可以通过tornado.ioloop.IOLoop.initialized()函数来跟。
http_server.start(5)在启动IOLoop之前通过start函数设置进程数量,如果设置为0表示每个CPU都启动一个进程。

最后的效果是可以看到n+1个进程在运行,且公用同一个端口。

Linux公社的RSS地址https://www.linuxidc.com/rssFeed.aspx

本文永久更新链接地址https://www.linuxidc.com/Linux/2019-04/158006.htm

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