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C扩展与gevent共存时的问题

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本文字数： 2.6k 阅读时长 ≈ 3 分钟

gevent是一个使用完全同步编程模型的可扩展的异步I/O框架。

通用monkey.patch_all() 所有io操作函数, gevent可以以同步的方式编写异步代码. 在不更改代码的同时就可以使系统并发性能得到指数级提升。

这里有一个局限, c扩展中的io操作无法被patch, 会导致整个server阻塞

一个简单的web server

这里使用flask写了web server 用于测试

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# filename: flask_app.py
import time
from flask import Flask, request

app = Flask(__name__)

@app.route('/test', methods=['GET', 'POST'])
def test():
    time.sleep(0.2)
    return 'hello'

if __name__ == "__main__":
    app.run()

不使用gevent

安装依赖：pip install flask gunicorn gevent

启动服务器：gunicorn -w 1 --bind 127.0.0.1:5000 flask_app:app

测试性能：siege -c 20 -r 1 'http://127.0.0.1:5000/test'

由于只有一个worker进程，可以看到只有5qps，每个请求sleep 0.2秒，是符合预期的。

使用gevent

启动服务器：gunicorn -w 1 -k gevent --bind 127.0.0.1:5000 flask_app:app

测试性能：siege -c 20 -r 1 'http://127.0.0.1:5000/test'

-w348

可以看到，性能有接近20倍的提升

C扩展阻塞io与gevent协作的问题

加入阻塞io的C扩展

这个程序通过sleep 2s 来模拟阻塞的io操作，所以每次调用会阻塞2s

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#include <unistd.h>

// sleep.c

int main(){
  sleep(2);
  return 0;
}

然后，自然是把这个C文件编成动态链接库：

Linux下的编译：

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gcc -c -fPIC sleep.c
gcc -shared sleep.o -o sleep.so

然后在我们的web server 中调用这个动态库，使用ctypes调用

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def socket_block():
    from ctypes import cdll
    lib = cdll.LoadLibrary('./sleep.so')
    lib.main()
    return 0

@app.route('/test', methods=['GET', 'POST'])
def test():
    socket_block()
    return 'hello'

测试后发现，gevent失效了，整个服务基本是串行阻塞状态
-w454

解决方案

尝试thread

使用线程, 基本没啥用, 不能解决问题

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@app.route('/test', methods=['GET', 'POST'])
def test():
    t = threading.Thread(target=socket_block, args=())
    t.setDaemon(1)
    t.start()
    return 'hello'

使用 siege 进行测试, 看请求耗时, 所有请求基本是串行的, gevent没有效果

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➜  ~/projects siege -c 10 -r 1 'http://127.0.0.1:5000/test'  -v
** SIEGE 4.0.4
** Preparing 10 concurrent users for battle.
The server is now under siege...
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.03 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    16.02 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    20.03 secs:       9 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200    20.04 secs:       9 bytes ==> GET  /test

尝试multiprocess

问题解决

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@app.route('/test', methods=['GET', 'POST'])
def test():
    p = multiprocessing.Process(target=socket_block, args=())
    p.start()
    return 'hello'

使用 siege 进行测试, 请求没有被阻塞

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➜  ~/projects siege -c 5 -r 1 'http://127.0.0.1:5000/test'  -v
** SIEGE 4.0.4
** Preparing 5 concurrent users for battle.
The server is now under siege...
HTTP/1.1 200     0.01 secs:       5 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200     0.02 secs:       5 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200     0.03 secs:       5 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200     0.03 secs:       5 bytes ==> GET  /test
HTTP/1.1 200     0.04 secs:       5 bytes ==> GET  /test

总结

webserver主体进程使用gevent, 将阻塞的c扩展网络io操作放到另一个进程中执行, 可以改造成一个服务

具体可以用这下面两种实现

  • celery
  • multiprocess

还有一种对动态库进行patch的方案（greenify），只在linux下有效，就没怎么研究了