python常用库之异步网络框架pyuv（用于实现tcp、udp服务）

python常用库之异步网络框架pyuv

什么是pyuv

官方文档：https://pyuv.readthedocs.io/en/v1.x/
官方git：https://github.com/saghul/pyuv

pyuv是一个基于libuv的Python异步网络框架，可以用于构建高性能的事件驱动应用程序。它提供了事件循环、异步IO、定时器等功能，使开发人员能够方便地编写高效的网络应用程序。

pyuv支持TCP、UDP、IPC等多种网络协议，并且可以轻松地处理大量的并发连接。通过使用基于回调的编程模型，开发人员可以编写非阻塞的代码，从而充分利用系统资源，提高应用程序的性能。

除了网络编程，pyuv还支持文件系统操作、进程管理和信号处理等功能。它还提供了一些高级特性，如异步DNS解析、流式操作等，使开发人员能够更方便地处理复杂的网络场景。

pyuv的使用

pyuv是Python的uvloop事件循环库,它提供了libuv的Python绑定,可以实现高性能的异步IO。

pyuv库可以很方便地实现UDP通信

import pyuv

def on_read(handle, data, addr, flags):
    print("Received message:", data.decode())
    handle.close()

def on_send(handle, error):
    if error:
        print("Send error:", pyuv.errno.strerror(error))
    else:
        print("Message sent")

loop = pyuv.Loop.default_loop()
udp = pyuv.UDP(loop)
udp.bind(("0.0.0.0", 12345))

udp.start_recv(on_read)

message = b"Hello, UDP!"
udp.sendto(("127.0.0.1", 12345), message, on_send)

loop.run()

我们创建了一个UDP对象udp，并将其绑定到本地地址127.0.0.1的端口12345上。然后，我们通过调用udp.start_recv()方法告诉UDP对象在接收到数据时调用on_read()函数来处理数据。在on_read()函数中，我们简单地打印出接收到的消息并关闭UDP对象。

接下来，我们使用udp.sendto()方法发送一条消息给自己的地址和端口。在发送完成后调用on_send()函数来检查是否有发送错误。

pyuv同时监听ipv4和ipv6

,如果对IPv4和IPv6完全没有差异化要求,通常一个socket同时监听IPv4和IPv6是更方便的做法。pyuv本身确实支持同时监听IPv4和IPv6,但是需要使用 pyuv.UV_TCP_REUSEADDR 标志。

import pyuv

def on_connection(server, error):
    # 处理连接逻辑
    pass

loop = pyuv.Loop()

server = pyuv.TCP(loop)
server.bind(("::", 8000), pyuv.UV_TCP_REUSEADDR)
server.listen(on_connection)

print("服务器启动,监听端口8000")
print("同时支持IPv4和IPv6")

try:
    loop.run()
except KeyboardInterrupt:
    pass

server.close()
loop.close()

主要注意点:

1. 创建TCP服务器,并绑定到::,这表示监听所有地址,包括IPv4和IPv6
2. 传入pyuv.UV_TCP_REUSEADDR标志,指定同时监听两种协议
3. 在on_connection回调函数中,可以通过请求的socket对象获取客户端地址,以判断是IPv4还是IPv6
4. 运行服务器,则可以接收IPv4和IPv6请求,无需区分对待
5. 关闭服务器时需要关闭socket和loop
   如果需要区分版本,可以在回调函数中判断socket.ip地址类型,根据IPv4或IPv6做不同处理。

总结：说明，使用这种方案，也可以区分是ipv4和ipv6。

什么情况需要分别绑定IPv4和IPv6 socket

通常一个socket同时监听IPv4和IPv6是更方便的做法。但是在某些特殊场景下,还是需要分别创建IPv4和IPv6的socket:

1. 需要独立设置每个socket的backlog大小
2. 想对IPv4和IPv6连接分别做限速或流控
3. 需要对IPv4和IPv6做不同的性能优化和参数调整。比如IPv6可能需要一个更大的backlog大小。
4. 需要基于地址实施连接级的访问控制。分别的socket可以单独控制IPv4和IPv6的连接。
5. 有的服务器具有大量IPv6连接,但很少IPv4连接。这个场景下,共用一个socket会让IPv4连接受到IPv6的影响。
6. 需要针对IP版本进行流量分配。分别的socket可以放在不同的线程/进程来分担流量。
7. 有的系统网络栈实现质量不高,共用一个socket确实会有兼容性问题。
8. 需要独立获取每个IP版本的连接状态和流量统计。
9. 想完全禁用IPv4或IPv6（ 预留独立禁用IPv4或IPv6的可能性）,分别的socket可以通过DISABLE选项完成。

总结：考虑扩展性、监控、隔离等因素,才选择分别绑定IPv4和IPv6的服务器socket。
我们可以根据应用场景需要,灵活选择最佳方案。