Tornado - 基本入门

发表于 2020-08-06 更新于 2024-03-17 分类于 Python > Python教程 > Tornado 本文字数： 7.4k 阅读时长 ≈ 12 分钟

初识 Tornado

什么是 Tornado

全称 Tornado Web Server，是一种 Web 服务器软件的开源版本。

特点

作为 Web 框架，是一个轻量级的 Web 框架，类似于另一个 Python web 框架 Web.py，其拥有异步非阻塞 IO 的处理方式
作为 Web 服务器，Tornado 有较为出色的抗负载能力，官方用 nginx 反向代理的方式部 Tornado 和其它 Python web 应用框架进行对比，结果最大浏览量超过第二名近 40%

使用场景

用户量大，高并发
大量大 HTTP 持久连接
- 使用同一个 TCP 连接来发送和接收多个 HTTP 请求 / 应答，而不是为每一个新的请求 / 应答打开新的连接的方法
- 对于 HTTP 1.0，可以在请求的包头 (Header）中添加 Connection：Keep-Alive=
- 对于 HITP 1.1，所有的连接默认都是持久连接

C10K

上面的高并发问题，通常用 C10K 这一概念来描述。C10K——Concurrentlyhandling ten thousand connections，即并发 10000 个连接。对于单台服务器而言，根本无法承担，而采用多台服务器分布式又意味着高昂的成本

性能

Tornado 在设计之初就考虑到了性能因素，旨在解决 C10K 问题，这样的设计使得其成为一个拥有非常高性能的解决方案（服务器与框架的集合体)

Tornado 与 Django 对比

Django

Django 是走大而全的方向，注重的是高效开发，它最出名的是其全自动化的管理后台：只需要使用起 ORM，做简单的对象定义，它就能自动生成数据库结构、以及全功能的管理后台
Django 提供的方便，也意味着 Django 内置的 ORM 跟框架内的其他模块耦合程度高，应用程序必须使用 Django 内置的 ORM，否则就不能享受到框架内提供的种种基于其 ORM 的便利
特点
- session 功能
- 后台管理
- ORM

Tornado

Tornado 走的是少而精的方向，注重的是性能优越，它最出名的是异步非阻塞的设计方式
特点
- HTTP 服务器
- 异步编程
- WebSockets

安装 Tornado

安装
1
pip install tornado==5.1.1

测试

# tornado的基础web框架
import tornado.web
# tornado的核心IO循环模块，封装了Linux的epoll和BSD的kqueue，是tornado高效的基础
import tornado.ioloop


# 类比Django中的视图，一个业务处理类
class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    # 处理get请求的，不能处理post请求
    def get(self, *args, **kwargs):
        # 对应http请求的方法，给浏览器响应信息
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    # 实例化一个app对象
    # Application：是tornado web框架的核心应用类，是与服务器的接口
    # 里面保存了路由映射表，有一个listen方法用来创建一个http服务器的实例，并绑定了端口
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    # 绑定监听端口
    # 注意：此时服务器并没有开启监听
    app.listen(8000)
    # IOLoop.current()：返回当前线程的IOloop实例
    # IOLoop.start()：启动IOLoop实例的I/O循环，同时开启了监听
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明
- Tornado 应该运行在类 Unix 平台，在线上部署时为了最佳的性能和扩展性，仅推荐 Linux 和 BSD（因为充分利用 Linux 的 epoll 工具和 BSD 的 kqueue 工具，是 Tornado 不依靠多进程 / 多线程而达到高性能的原因）。
- 对于 Mac OS x，虽然也是衍生自 BSD 并且支持 kqueue，但是其网络性能通常不太给力，因此仅推荐用于开发
- 对于 Windows，Tornado 官方没有提供配置支持，但是也可以运行起来，不过仅推荐在开发中使用

Tornado 高效的原理

工作原理

httpserver

`httpserver` 对象

import tornado.web
import tornado.ioloop
# 引入httpserver模块
import tornado.httpserver


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    # app.listen(8000)
    # 实例化一个HTTP服务器对象
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # 绑定端口
    httpServer.listen(8000)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

单进程与多进程

⚠️注意：tornado 服务默认启动的是单进程

开启多个进程

import tornado.web
import tornado.ioloop
# 引入httpserver模块
import tornado.httpserver


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # httpServer.listen(8000)
    httpServer.bind(8000)
    httpServer.start(4)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

说明
- httpServer.bind(port)：将服务器绑定到指定的的端口
- httpServer.start(num)：
  - 默认开启一个进程；
  - 值大于 0，创建对应个数子进程
  - 值为 None 或者小于等于 0，开启对应机器硬件的 CPU 核心数个子进程

补充说明

app.listen(port)：只能在单进程模式中使用
多进程
- 虽然 tornado 给我们提供了一次性启动多个进程的方式，但是由于一些问题，不建议使用上面方式启动多进程，而是手动启动多个进程，并且还能绑定不同的端口
- ❓问题
  1. 每个子进程都会从父进程中复制一份 IOLoop 的实例，如果在创建子进程前修改了 IOLoop，会影响所有的子进程
  2. 所有的进程都是由一个命令启动的，无法做到在不停止服务的情况下修改代码
  3. 所有进程共享一个端口，想要分别监控很困难

options

tornado 为我们提供了一个 tornado.options 模块
作用：全局参数的定义、存储、转换

基础方法与属性

`tornado.options.define()`

原型

tornado.options.define(
    name: str,
    default: Any = None,
    type: type = None,
    help: str = None,
    metavar: str = None,
    multiple: bool = False,
    group: str = None,
    callback: Callable[[Any], None] = None,
)

功能：用来定义 options 选项变量的方法
参数
- name：选项变量名，必须保证其唯一性，否则会报 options xxx already define in ...
- default：设置选项变量的默认值，默认为 None
- type
  - 设置选项变量的类型，从命令行或配置文件导入参数时 tornado 会根据类型转换输入的值，转换不成会报错，可以是 str、float、int、datetime、timedelta
  - 如果没有设置 type，会根据 default 的值进行转换
  - 如果 default 没有设置，那么不进行转换
- multiple：设置选项变量是否可以为多个值，默认为 false
- help：选项变量的帮助提示信息

示例

1 2	tornado.options.define('port', default=8000, type=int) tornado.options.define('list', default=[], type=str)

tornado.options.options
- 全局的 options 对象，所有定义的选项都会作为该对象的属性

获取参数的方法（3 种）

`tornado.options.parse_command_line()`

作用：转换命令行参数，

示例

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options

# 定义两个参数
tornado.options.define('port', default=8000, type=int)
tornado.options.define('list', default=[], type=str, multiple=True)


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    # 转换命令行参数，并保存到tornado.options.options
    tornado.options.parse_command_line()
    print('list =', tornado.options.options.list)
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # 使用变量的值
    httpServer.bind(tornado.options.options.port)
    httpServer.start(1)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

启动

1	python server04.py --port=8848 --list=good,nice,handsome,cool

`tornado.options.parse_config_file(path)`

作用：从配置文件导入参数

示例

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options

# 定义两个参数
tornado.options.define('port', default=8000, type=int)
tornado.options.define('list', default=[], type=str, multiple=True)


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    # 转换命令行参数，并保存到tornado.options.options
    tornado.options.parse_config_file('config')
    print('list =', tornado.options.options.list)
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # 使用变量的值
    httpServer.bind(tornado.options.options.port)
    httpServer.start(1)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

需要创建一个名为 config 的普通文件
1
2
port = 7000
list = ['good', 'nice', 'handsome']
说明：
1. 书写格式仍需要按照 python 的语法要求
2. 不支持字典类型
启动
1
python server05.py

最终版本

示例

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import config


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    print('list =', config.options['list'])
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # 使用变量的值
    httpServer.bind(config.options['port'])
    httpServer.start(1)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

需要创建一个名为 config.py 的普通文件

# 参数
options = {
    'port': 8080,
    'list': ['good', 'nice', 'handsome']
}

日志

当我们在大马中使用 parse_command_line() 或者 parse_config_file(path) 方法时，tornado 会默认开启 logging 模块功能，向屏幕终端输出一些打印信息

关闭日志（2 种方法）

在第一行加入 tornado.options.options.logging = None

import tornado.web
import tornado.ioloop
import tornado.httpserver
import tornado.options

# 定义两个参数
tornado.options.define('port', default=8000, type=int)
tornado.options.define('list', default=[], type=str, multiple=True)


class IndexHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self, *args, **kwargs):
        self.write('sunck is a good man!')


if __name__ == '__main__':
    # 转换命令行参数，并保存到tornado.options.options
    tornado.options.options.logging = None
    tornado.options.parse_config_file('config')
    print('list =', tornado.options.options.list)
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', IndexHandler)
    ])
    httpServer = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    # 使用变量的值
    httpServer.bind(tornado.options.options.port)
    httpServer.start(1)

    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

黑屏终端

1	python server04.py --port=8848 --list=good,nice,handsome,cool --logging=none