一、Tornado基本结构

---

C10K问题

C10K—— Concurrently handling 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

---

Tonado简介

Tornado是2009年9月10日发布的一个用Python语言写成的Web服务器兼Web应用框架

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框架

• 特点：

1. 轻量级的Web框架
2. 异步非阻塞IO的处理方式
3. 出色的抗负载能力
4. 拥有处理安全性、用户验证、社交网络以及与外部服务（如数据库和网站API）进行异步交互的工具
5. 能够快速简单地编写高速的Web应用

---

Tornado与Django

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
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

Tornado

Tornado走的是少而精的方向，注重的是性能优越
最出名的是异步非阻塞的设计方式

关于Tornado的使用平台
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

---

简单的Tonado实例

import tornado.web
import tornado.ioloop


class HelloHandler(tornado.web.RequestHandler):  # 封装一个请求对应的所有方法
    def get(self):
        self.write("hello world")


if __name__ == '__main__':
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', HelloHandler),  # 生成服务实例，通常包含路由信息
    ])
    app.listen(8000)  # 监听端口
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()  # 开启服务

RequestHandler
封装了对应一个请求的所有信息和方法
write(响应信息)就是写响应信息的一个方法，当没有对应请求方式的成员方法时，会返回“405: Method Not Allowed”错误

Application
Tornado Web框架的核心应用类，是与服务器对接的接口，里面保存了路由信息表
其listen(端口)方法用来创建一个http服务器实例，并绑定到给定端口（注意：此时服务器并未开启监听）

ioloop
tornado的核心io循环模块，封装了Linux的epoll和BSD的kqueue，tornado高性能的基石

• IOLoop.current()：返回当前线程的IOLoop实例。
• IOLoop.start()：启动IOLoop实例的I/O循环,同时服务器监听被打开
• 通常一起链式调用

---

使用Tronado的httpserver

tornado.httpserver模块就是tornado的HTTP服务器实现，而app.listen(8000)正是对这一过程的简写

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


class HelloHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("hello world")


if __name__ == '__main__':
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', HelloHandler)
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)  # 根据app对象生成http server实例对象
    http_server.listen(8000)  # 使用http server对象监听端口
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

Tornado的单进程与多进程

http_server.bind(port)
将服务器绑定到指定端口

http_server.start(num_processes=1)
指定开启几个进程，参数num_processes默认值为1
num_processes为None或者<=0，则自动根据机器硬件的cpu核芯数创建同等数目的子进程
如果num_processes>0，则创建num_processes个子进程

# -*- coding: utf-8 -*-
# @Time    : 2019/7/17 23:55
# @Author  : Bryce Liu
# @FileName: tornado_1_3.py

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


class HelloHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("hello world")


if __name__ == '__main__':
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', HelloHandler)
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.bind(8000)  # 服务绑定到8000端口
    http_server.start(0)  # 根据设备核数开启指定数量子进程
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

关于Tornado多进程的几点说明

• 每个子进程从父进程中复制一份IOLoop实例，如过在创建子进程前代码动了IOLoop实例，那么会影响到每一个子进程；
• 所有进程是由一个命令一次开启，无法在不停服务的情况下更新代码；
• 所有进程共享同一个端口，想要分别单独监控每一个进程很困难。
• 基于此，不建议使用这种多进程的方式，而是手动开启多个进程，并且绑定不同的端口

---

tornado.options模块

tornado.options模块是tornado提供的一个便捷的工具，用于全局参数定义、存储、转换

tornado.options.define()

用来定义options选项变量的方法，定义的变量可以在全局的tornado.options.options中获取使用

• name
  选项变量名，须保证全局唯一性，否则会报“Option 'xxx' already defined in ...”的错误；
• default
  选项变量的默认值，如不传默认为None；
• type
  选项变量的类型，从命令行或配置文件导入参数的时候tornado会根据这个类型转换输入的值，转换不成功时会报错
  可以是str、float、int、datetime、timedelta中的某个，若未设置则根据default的值自动推断，若default也未设置，那么不再进行转换
  可以通过利用设置type类型字段来过滤不正确的输入
• multiple
  选项变量的值是否可以为多个，布尔类型，默认值为False
  如果multiple为True，那么设置选项变量时值与值之间用英文逗号分隔，而选项变量则是一个list列表（若默认值和输入均未设置，则为空列表[]）
• help
  选项变量的帮助提示信息，在命令行启动tornado时，通过加入命令行参数 --help　可以查看所有选项变量的信息（注意，代码中需要加入tornado.options.parse_command_line()）。

tornado.options.options

全局的options对象，所有定义的选项变量都会作为该对象的属性

tornado.options.parse_command_line()

转换命令行参数，并将转换后的值对应的设置到全局options对象相关属性上
追加命令行参数的方式是--myoption=myvalue

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

# 定义options涉及的参数
tornado.options.define("port", default=8000, type=int, help="define port")
tornado.options.define("language", default=[], type=str, multiple=True, help="just for test")


class HelloHandler(tornado.web.RequestHandler):
    def get(self):
        self.write("hello world")


if __name__ == '__main__':
    # tornado.options.parse_command_line()获取命令中传递的参数，并保存到tornado.options.options的属性中
    tornado.options.parse_command_line()

    print(tornado.options.options.language)  # 打印language
    app = tornado.web.Application([
        (r'/', HelloHandler)
    ])
    http_server = tornado.httpserver.HTTPServer(app)
    http_server.listen(tornado.options.options.port)  # 获得传入的port
    tornado.ioloop.IOLoop.current().start()

    # 使用如下命令传入参数
    # python tornado_1_4.py --port=9000 --language=python,c++,java

tornado.options.parse_config_file(path)

从配置文件导入option，配置文件中的选项格式如下

port = 9000
language = ["python","c++","java"]

tornado.options模块的日志

当我们在代码中调用parse_command_line()或者parse_config_file()的方法时，tornado会默认为我们配置标准logging模块，即默认开启了日志功能

关闭默认日志：
可以在命令行中添加--logging=none

from tornado.options import options, parse_command_line
options.logging = None
parse_command_line()

tornado.options模块的配置文件

还可以新建一个python配置文件（例如config.py），在配置文件中直接定义python类型的变量（通常使用字典类型）
在需要配置文件参数的地方，将config.py作为模块导入，并使用其中的变量参数
config.py

# conding:utf-8
import os

# Tornado app配置
settings = {
    'template_path': os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'templates'),
    'static_path': os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'statics'),
    'cookie_secret': 'QJ76Hbd+N80XhKS7HCKskOUE2snIH06SHxXlG=',
    'xsrf_cookies': False,
    'login_url': '/login',
    'debug': True,
}

# 日志
log_path = os.path.join(os.path.dirname(__file__), 'logs/log')

# conding:utf-8

import tornado.web
import config

...

if __name__ = "__main__":
    app = tornado.web.Application([
    	(...)
    ], **config.settings)
...