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Tornado龙卷风是一个开源的网络服务器框架,它是基于社交聚合网站FriendFeed的实时信息服务开发而来的

  • Tornado是使用Python编写的Web服务器兼Web应用框架
  • 与主流Web服务器框架不同的是,Tornado是异步非阻塞式服务器,得益于非阻塞式和对epoll模型的运用
  • Tornado是实时Web服务的一个理想框架,它非常适合开发长轮询、WebSocket和需要与每个用户建立持久连接的应用

特点

  • 轻量级Web框架
  • 异步非阻塞IO处理方式
  • Tornado采用的单进程单线程异步IO的网络模式,其高性能源于Tornado基于Linux的Epoll(UNIX为kqueue)的异步网络IO
  • 出色的抗负载能力
  • 不依赖多进程或多线程
  • WSGI全栈替代产品
    WSGI把应用(Application)和服务器(Server)结合起来,Tornado既可以是WSGI应用也可以是WSGI服务
  • 既是WebServer也是WebFramework

Tornado是基于Bret Taylor和其他人员为FrientFeed所开发的网络服务框架,当FriendFeed被Facebook收购后得以开源。不同于那些最多只能达到1w并发连接的传统网络服务器。Tornado在设计之初就考虑到了性能因素,旨在解决C10K问题,这样的设计使其成为一个拥有高性能的框架

结构

  • Web框架
    主要包括RequestHandler用于创建Web应用程序和各种支持类的子类
  • HTTP服务器与客户端
    主要包括HTTPServer和AsyncHTTPClient
  • 异步网络库
    主要包括IOLoop和IOStream作为HTTP组件的构建块
  • 协程库
    Tornado的Web框架和HTTP服务器一起提供了完整的堆栈替代方案WSGI

模块

Tornado是一个轻量级框架,它的模块不多最重要的模块是web,web模块包含了Tornado大部分主要功能的Web框架,其他模块都是工具性质的,以便让Web模块更加有用。

Core Web Framework 核心Web框架

  • tornado.web 包括Web框架大部分主要功能,包括RequestHandler和Application类
  • tornado.httpserver一个无阻塞HTTP服务器的实现
  • tornado.template模板系统
  • tornado.escape HTML、JSON、URLs等编码解码和字符串操作
  • tornado.locale国际化支持

Asynchronous Networking 异步网络底层模块

  • tornado.ioloop 核心IO循环
  • tornado.iostream对非阻塞的Socket的简单封装以方便常用读写操作
  • tornado.httpclient无阻塞的HTTP服务器实现
  • tornado.netutil网络应用的实现主要是TCPServer类

Integration With Other Services 系统集成服务

  • tornado.auth 使用OpenId和OAuth进行第三方登录
  • tornado.databaseMySQL服务端封装
  • tornado.platform.twisted在Tornado上运行Twisted实现的代码
  • tornado.websocket实现和浏览器的双向通信
  • tornado.wsgi其他Python网络框架或服务器的相互操作

Utilities 应用模块

  • tornado.autoload产生环境中自动检查代码更新
  • tornado.gen基于生成器的接口,使用该模块 保证代码异步运行
  • tornado.httputil分析HTTP请求内容
  • tornado.options解析终端参数
  • tornado.process多进程实现的封装
  • tornado.stack_context异步环境中对回调函数上下文保存、异常处理
  • tornado.testing单元测试

Tornado服务器的三个底层核心模块

  • httpserver 服务于web模块的一个简单的HTTP服务器的实现

Tornado的HTTPConnection类用来处理HTTP请求,包括读取HTTP请求头、读取POST传递的数据,调用用户自定义的处理方法,以及把响应数据写给客户端的socket

  • iostream 对非阻塞式的socket的封装以便于常见读写操作

为了在处理请求时实现对socket的异步读写,Tornado实现了IOStream类用来处理socket的异步读写

  • ioloop 核心的I/O循环

Tornado为了实现高并发和高性能,使用了一个IOLoop事件循环来处理socket的读写事件,IOLoop事件循环是基于Linux的epoll模型,可以高效地响应网络事件,这是Tornado高效的基础保证

RTOS中消息队列满了_Tornado_02

设计模型

Tornado不仅仅是一个Web框架,它完整地实现了HTTP服务器和客户端,再此基础上提供了Web服务,它可分为四层:

  • Web框架:最上层,包括处理器、模板、数据库连接、认证、本地化等Web框架所需功能
  • HTTP/HTTPS层:基于HTTP协议实现了HTTP服务器和客户端
  • TCP层:实现TCP服务器负责数据传输
  • Event层:最底层、处理IO事件
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  • 使用Tornado可以方便地架构出各种类型的web服务器,以HTTP服务器为例来分析下web服务器的工作方式
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  • 一个请求处理的处理过程
  • 服务器绑定bind到特定端口port,然后开始监听listen客户端的请求
  • 当客户端连接connect到来时,会将请求发送给服务器
  • 服务器处理请求完毕后返回响应结果给客户端

当需要处理成千上万的连接的时候,就会遇到典型的The C10K Program问题,常见的解决方案有

  • 一个线程服务多个客户端,使用非阻塞I/O和水平触发的就绪通知
  • 一个线程服务多个客户端,使用非阻塞I/O和就绪改变时通知
  • 一个服务线程服务于多个客户端,使用异步I/O
  • 一个服务线程服务于一个客户端,使用阻塞I/O
  • 将服务代码编译进内核

Tornado采用的方式是“多进程 + 非阻塞 + epoll模式”

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