本文目录一览：
- 1、如何用python简单的设计开发异步任务调度队列
- 2、python2.7怎么实现异步
- 3、Python实现简单多线程任务队列
- 4、Python 异步任务队列Celery 使用
- 5、python实现堆栈与队列的方法
- 6、python 里有没有轻量的持久化队列
如何用python简单的设计开发异步任务调度队列
经常有人在群里问，运维人员需不需要学开发？需不需要学 PYTHON ？ PYTHON 和 SHELL 有什么区别？天天问这种好水的问题，我实在受不了，决定帮大家扫扫盲，求求新手们，以后别他妈瞎问了。 现阶段，掌握一门开发语言已经成为高级运维工程师的必...
python2.7怎么实现异步
改进之前
之前，我的查询步骤很简单，就是：
前端提交查询请求 -- 建立数据库连接 -- 新建游标 -- 执行命令 -- 接受结果 -- 关闭游标、连接
这几大步骤的顺序执行。
这里面当然问题很大：
建立数据库连接实际上就是新建一个套接字。这是进程间通信的几种方法里，开销最大的了。
在“执行命令”和“接受结果”两个步骤中，线程在阻塞在数据库内部的运行过程中，数据库连接和游标都处于闲置状态。
这样一来，每一次查询都要顺序的新建数据库连接，都要阻塞在数据库返回结果的过程中。当前端提交大量查询请求时，查询效率肯定是很低的。
第一次改进
之前的模块里，问题最大的就是第一步——建立数据库连接套接字了。如果能够一次性建立连接，之后查询能够反复服用这个连接就好了。
所以，首先应该把数据库查询模块作为一个单独的守护进程去执行，而前端app作为主进程响应用户的点击操作。那么两条进程怎么传递消息呢？翻了几天Python文档，终于构思出来：用队列queue作为生产者（web前端）向消费者（数据库后端）传递任务的渠道。生产者，会与SQL命令一起，同时传递一个管道pipe的连接对象，作为任务完成后，回传结果的渠道。确保，任务的接收方与发送方保持一致。
作为第二个问题的解决方法，可以使用线程池来并发获取任务队列中的task，然后执行命令并回传结果。
第二次改进
第一次改进的效果还是很明显的，不用任何测试手段。直接点击页面链接，可以很直观地感觉到反应速度有很明显的加快。
但是对于第二个问题，使用线程池还是有些欠妥当。因为，CPython解释器存在GIL问题，所有线程实际上都在一个解释器进程里调度。线程稍微开多一点，解释器进程就会频繁的切换线程，而线程切换的开销也不小。线程多一点，甚至会出现“抖动”问题（也就是刚刚唤醒一个线程，就进入挂起状态，刚刚换到栈帧或内存的上下文，又被换回内存或者磁盘），效率大大降低。也就是说，线程池的并发量很有限。
试过了多进程、多线程，只能在单个线程里做文章了。
Python中的asyncio库
Python里有大量的协程库可以实现单线程内的并发操作，比如Twisted、Gevent等等。Python官方在3.5版本里提供了asyncio库同样可以实现协程并发。asyncio库大大降低了Python中协程的实现难度，就像定义普通函数那样就可以了，只是要在def前面多加一个async关键词。async def函数中，需要阻塞在其他async def函数的位置前面可以加上await关键词。
import asyncio
async def wait():
await asyncio.sleep(2)
async def execute(task):
process_task(task)
await wait()
continue_job()
async def函数的执行稍微麻烦点。需要首先获取一个loop对象，然后由这个对象代为执行async def函数。
loop = asyncio.get_event_loop()
loop.run_until_complete(execute(task))
loop.close()
loop在执行execute(task)函数时，如果遇到await关键字，就会暂时挂起当前协程，转而去执行其他阻塞在await关键词的协程，从而实现协程并发。
不过需要注意的是，run_until_complete()函数本身是一个阻塞函数。也就是说，当前线程会等候一个run_until_complete()函数执行完毕之后，才会继续执行下一部函数。所以下面这段代码并不能并发执行。
for task in task_list:
loop.run_until_complete(task)
对与这个问题，asyncio库也有相应的解决方案：gather函数。
loop = asyncio.get_event_loop()
tasks = [asyncio.ensure_future(execute(task))
for task in task_list]
loop.run_until_complete(asyncio.gather(*tasks))
loop.close()
当然了，async def函数的执行并不只有这两种解决方案，还有call_soon与run_forever的配合执行等等，更多内容还请参考官方文档。
Python下的I/O多路复用
协程，实际上，也存在上下文切换，只不过开销很轻微。而I/O多路复用则完全不存在这个问题。
目前，Linux上比较火的I/O多路复用API要算epoll了。Tornado，就是通过调用C语言封装的epoll库，成功解决了C10K问题（当然还有Pypy的功劳）。
在Linux里查文档，可以看到epoll只有三类函数，调用起来比较方便易懂。
创建epoll对象，并返回其对应的文件描述符（file descriptor）。
int epoll_create(int size);
int epoll_create1(int flags);
控制监听事件。第一个参数epfd就对应于前面命令创建的epoll对象的文件描述符；第二个参数表示该命令要执行的动作：监听事件的新增、修改或者删除；第三个参数，是要监听的文件对应的描述符；第四个，代表要监听的事件。
int epoll_ctl(int epfd, int op, int fd, struct epoll_event *event);
等候。这是一个阻塞函数，调用者会等候内核通知所注册的事件被触发。
int epoll_wait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout);
int epoll_pwait(int epfd, struct epoll_event *events,
int maxevents, int timeout,
const sigset_t *sigmask);
在Python的select库里：
select.epoll()对应于第一类创建函数；
epoll.register()，epoll.unregister()，epoll.modify()均是对控制函数epoll_ctl的封装；
epoll.poll()则是对等候函数epoll_wait的封装。
Python里epoll相关API的最大问题应该是在epoll.poll()。相比于其所封装的epoll_wait，用户无法手动指定要等候的事件，也就是后者的第二个参数struct epoll_event *events。没法实现精确控制。因此只能使用替代方案：select.select()函数。
根据Python官方文档，select.select(rlist, wlist, xlist[, timeout])是对Unix系统中select函数的直接调用，与C语言API的传参很接近。前三个参数都是列表，其中的元素都是要注册到内核的文件描述符。如果想用自定义类，就要确保实现了fileno()方法。
其分别对应于：
rlist: 等候直到可读
wlist: 等候直到可写
xlist: 等候直到异常。这个异常的定义，要查看系统文档。
select.select()，类似于epoll.poll()，先注册文件和事件，然后保持等候内核通知，是阻塞函数。
实际应用
Psycopg2库支持对异步和协程，但和一般情况下的用法略有区别。普通数据库连接支持不同线程中的不同游标并发查询；而异步连接则不支持不同游标的同时查询。所以异步连接的不同游标之间必须使用I/O复用方法来协调调度。
所以，我的大致实现思路是这样的：首先并发执行大量协程，从任务队列中提取任务，再向连接池请求连接，创建游标，然后执行命令，并返回结果。在获取游标和接受查询结果之前，均要阻塞等候内核通知连接可用。
其中，连接池返回连接时，会根据引用连接的协程数量，返回负载最轻的连接。这也是自己定义AsyncConnectionPool类的目的。
我的代码位于：bottle-blog/dbservice.py
存在问题
当然了，这个流程目前还一些问题。
首先就是每次轮询拿到任务之后，都会走这么一个流程。
获取连接 -- 新建游标 -- 执行任务 -- 关闭游标 -- 取消连接引用
本来，最好的情况应该是：在轮询之前，就建好游标；在轮询时，直接等候内核通知，执行相应任务。这样可以减少轮询时的任务量。但是如果协程提前对应好连接，那就不能保证在获取任务时，保持各连接负载均衡了。
所以这一块，还有工作要做。
还有就是epoll没能用上，有些遗憾。
以后打算写点C语言的内容，或者用Python/C API，或者用Ctypes包装共享库，来实现epoll的调用。
最后，请允许我吐槽一下Python的epoll相关文档：简直太弱了！！！必须看源码才能弄清楚功能。
Python实现简单多线程任务队列
Python实现简单多线程任务队列
最近我在用梯度下降算法绘制神经网络的数据时，遇到了一些算法性能的问题。梯度下降算法的代码如下（伪代码）：
defgradient_descent(): # the gradient descent code plotly.write(X, Y)
一般来说，当网络请求 plot.ly 绘图时会阻塞等待返回，于是也会影响到其他的梯度下降函数的执行速度。
一种解决办法是每调用一次 plotly.write 函数就开启一个新的线程，但是这种方法感觉不是很好。 我不想用一个像 cerely（一种分布式任务队列）一样大而全的任务队列框架，因为框架对于我的这点需求来说太重了，并且我的绘图也并不需要 redis 来持久化数据。
那用什么办法解决呢？我在 python 中写了一个很小的任务队列，它可以在一个单独的线程中调用 plotly.write函数。下面是程序代码。
fromthreadingimportThreadimportQueueimporttime classTaskQueue(Queue.Queue):
首先我们继承 Queue.Queue 类。从 Queue.Queue 类可以继承 get 和 put 方法，以及队列的行为。
def__init__(self, num_workers=1): Queue.Queue.__init__(self) self.num_workers=num_workers self.start_workers()
初始化的时候，我们可以不用考虑工作线程的数量。
defadd_task(self, task,*args,**kwargs): args=argsor() kwargs=kwargsor{} self.put((task, args, kwargs))
我们把 task, args, kwargs 以元组的形式存储在队列中。*args 可以传递数量不等的参数，**kwargs 可以传递命名参数。
defstart_workers(self): foriinrange(self.num_workers): t=Thread(target=self.worker) t.daemon=True t.start()
我们为每个 worker 创建一个线程，然后在后台删除。
下面是 worker 函数的代码：
defworker(self): whileTrue: tupl=self.get() item, args, kwargs=self.get() item(*args,**kwargs) self.task_done()
worker 函数获取队列顶端的任务，并根据输入参数运行，除此之外，没有其他的功能。下面是队列的代码：
我们可以通过下面的代码测试：
defblokkah(*args,**kwargs): time.sleep(5) print“Blokkah mofo!” q=TaskQueue(num_workers=5) foriteminrange(1): q.add_task(blokkah) q.join()# wait for all the tasks to finish. print“Alldone!”
Blokkah 是我们要做的任务名称。队列已经缓存在内存中，并且没有执行很多任务。下面的步骤是把主队列当做单独的进程来运行，这样主程序退出以及执行数据库持久化时，队列任务不会停止运行。但是这个例子很好地展示了如何从一个很简单的小任务写成像工作队列这样复杂的程序。
defgradient_descent(): # the gradient descent code queue.add_task(plotly.write, x=X, y=Y)
修改之后，我的梯度下降算法工作效率似乎更高了。如果你很感兴趣的话，可以参考下面的代码。fromthreadingimportThreadimportQueueimporttime classTaskQueue(Queue.Queue): def__init__(self, num_workers=1):Queue.Queue.__init__(self)self.num_workers=num_workersself.start_workers() defadd_task(self, task,*args,**kwargs):args=argsor()kwargs=kwargsor{}self.put((task, args, kwargs)) defstart_workers(self):foriinrange(self.num_workers):t=Thread(target=self.worker)t.daemon=Truet.start() defworker(self):whileTrue:tupl=self.get()item, args, kwargs=self.get()item(*args,**kwargs)self.task_done() deftests():defblokkah(*args,**kwargs):time.sleep(5)print"Blokkah mofo!" q=TaskQueue(num_workers=5) foriteminrange(10):q.add_task(blokkah) q.join()# block until all tasks are doneprint"All done!" if__name__=="__main__":tests()
Python 异步任务队列Celery 使用
在 Python 中定义 Celery 的时候，我们要引入 Broker，中文翻译过来就是“中间人”的意思。在工头(生产者)提出任务的时候，把所有的任务放到 Broker 里面，在 Broker 的另外一头，一群码农(消费者)等着取出一个个任务准备着手做。这种模式注定了整个系统会是个开环系统，工头对于码农们把任务做的怎样是不知情的。所以我们要引入 Backend 来保存每次任务的结果。这个 Backend 也是存储任务的信息用的，只不过这里存的是那些任务的返回结果。我们可以选择只让错误执行的任务返回结果到 Backend，这样我们取回结果，便可以知道有多少任务执行失败了。
其实现架构如下图所示：
可以看到，Celery 主要包含以下几个模块：
celery可以通过pip自动安装。
broker 可选择使用RabbitMQ/redis，backend可选择使用RabbitMQ/redis/MongoDB。RabbitMQ/redis/mongoDB的安装请参考对应的官方文档。
------------------------------rabbitmq相关----------------------------------------------------------
官网安装方法：
启动管理插件：sbin/rabbitmq-plugins enable rabbitmq_management 启动rabbitmq：sbin/rabbitmq-server -detached
rabbitmq已经启动，可以打开页面来看看 地址：
用户名密码都是guest 。进入可以看到具体页面。 关于rabbitmq的配置，网上很多 自己去搜以下就ok了。
------------------------------rabbitmq相关--------------------------------------------------------
项目结构如下：
使用前，需要三个方面：celery配置，celery实例，需执行的任务函数，如下：
Celery 的配置比较多，可以在 官方配置文档： 查询每个配置项的含义。
当然，要保证上述异步任务and下述定时任务都能正常执行，就需要先启动celery worker，启动命令行如下:
需 启动beat ，执行定时任务时, Celery会通过celery beat进程来完成。Celery beat会保持运行, 一旦到了某一定时任务需要执行时, Celery beat便将其加入到queue中. 不像worker进程, Celery beat只需要一个即可。而且为了避免有重复的任务被发送出去，所以Celery beat仅能有一个。
命令行启动：
如果你想将celery worker/beat要放到后台运行，推荐可以扔给supervisor。
supervisor.conf如下：
python实现堆栈与队列的方法
python实现堆栈与队列的方法
本文实例讲述了python实现堆栈与队列的方法。分享给大家供大家参考。具体分析如下：
1、python实现堆栈，可先将Stack类写入文件stack.py，在其它程序文件中使用from stack import Stack，然后就可以使用堆栈了。
stack.py的程序:
代码如下:class Stack():
def __init__(self,size):
self.size=size;
self.stack=[];
self.top=-1;
def push(self,ele): #入栈之前检查栈是否已满
if self.isfull():
raise exception("out of range");
else:
self.stack.append(ele);
self.top=self.top+1;
def pop(self): # 出栈之前检查栈是否为空
if self.isempty():
raise exception("stack is empty");
else:
self.top=self.top-1;
return self.stack.pop();
def isfull(self):
return self.top+1==self.size;
def isempty(self):
return self.top==-1;
再写一个程序文件，stacktest.py,使用栈，内容如下:
代码如下:#!/usr/bin/python
from stack import Stack
s=Stack(20);
for i in range(3):
s.push(i);
s.pop()
print s.isempty();
2、python 实现队列:
复制代码代码如下:class Queue():
def __init__(self,size):
self.size=size;
self.front=-1;
self.rear=-1;
self.queue=[];
def enqueue(self,ele): #入队操作
if self.isfull():
raise exception("queue is full");
else:
self.queue.append(ele);
self.rear=self.rear+1;
def dequeue(self): #出队操作
if self.isempty():
raise exception("queue is empty");
else:
self.front=self.front+1;
return self.queue[self.front];
def isfull(self):
return self.rear-self.front+1==self.size;
def isempty(self):
return self.front==self.rear;
q=Queue(10);
for i in range(3):
q.enqueue(i);
print q.dequeue();
print q.isempty();
希望本文所述对大家的Python程序设计有所帮助。
python 里有没有轻量的持久化队列
python标准库里的queue是异步队列。轻量化的队列可以用collections模块里的deque。
