Asyncio&uvloop

　　Asyncio&uvloop。PEP3156中介绍了Asyncio模块，它是一系列网络传输，协议及流抽象的集合，本身提供了插件式事件循环，并且事件循环就是asyncio的核心内容。它主要提供了如下API：

进行调用调度

藉由网络传输数据

执行DNS查询

处理OS信号

方便地创建服务和连接

异步使用subprocess

Uvloop是内置asyncio事件循环的替代品，你可以通过pip来安装uvloop。

在asyncio代码中应用uvloop也非常简单。

上述的代码使得asyncio.get_event_loop_policy返回了一个uvloop的实例。

架构

Uvloop是由Cython编写，建立在Libuv基础之上。

Libuv是nodejs中使用到的一个高性能，跨平台的异步I/O库，由于它nodejs的广泛使用和受欢迎程度，因而libuv是非常稳定和快速的。

Uvloop实现了所有的asyncio的事件循环API，高层的Python对象包裹了底层的libuv数据结构和函数。通过使用继承来保证代码的整洁，并且确保了任何人工干预的内存管理都与libuv原语的生命周期同步。

基准

为了进行uvloop与其他工具的性能较量，我们创建了一个工具用来对TCP、UNIXsocketsI/O及HTTP协议的性能进行基准测试。

基准测试服务运行在一个Docker容器中，外部使用了负载测量工具（HTTP中使用了wrk）以便计算请求数及延迟数据。

所有测试数据集都运行在一台IntelXeonCPUE5-1620v2@3.70GHz的Ubuntu机器上，我们使用了Python3.5并且所有的服务都是单线程的。另外，对于Go代码我们设置了GOMAXPROCS=1，nodejs也未使用集群模式，所有的Python服务都是单进程而且设置了TCP_NODELAY标志位。

对于MacOSX系统测试数据也显示出了相似的结果。

TCP

这个测试数据集检测了单台服务器处理不同消息量时的性能表现，我们分别使用了1，10和100Kib的数据包，并发量为10，每一个测试集运行了30秒。

备注：

1、asyncio-streams。Asyncio和它内置Python编写的事件循环，我们测试了高阶数据流抽象的性能。我们使用了asyncio_create_server()来创建一个服务，它会传递一对(reader,writer)给客户端程序。

2、tornado。该服务实现了一个简单的Tornado协议，会在收到数据后立刻将数据返回。

3、curio-streams。Curio是Python中一种新的aio库，与asyncio-streams类似，我们主要使用curio.make_streams()创建一对(reader,writer)来测试。

4、twisted。和Tornado类似，我们仅仅测试简单的echo协议。

5、curio。该测试集测试了curiosockets的性能：循环使用sock.recv()和sock.sendall()。

6、uvloop-streams。这里我们测试了asyncio的高层次流数据的性能，而且是基于uvloop来做。

7、gevent。通过使用gevent.StreamServer和gevent的socket来发送、接收数据。

8、asyncio。看起来vanillaasyncio非常快速！和2和4类似，我们这里使用纯粹的pythonaysncio来测试echo协议。

9、nodejs。我们使用Net.createServerAPI来测试nodejs4.2.6版本的流数据性能。

10、uvloop。这个测试集测试了基于uvloop由asyncio实现的echo协议（像#2，#4，#8）一样。在1KiB消息量的情况下，uvloop是最快速的工具，能够每秒接收105,000个请求！对于100KiB的消息量，uvloop可以每秒通过2.3GiB。

11、Go。通过net.Conn.Read/Write调用，Golang性能非常接近于uvloop，在10和100KiB消息量时略微好些。

HTTP

起初，我们想在asyncio、uvloop以及Nodejs和Go上测试aiohttp的性能，aiohttp是使用asyncio编写异步HTTP服务的最流行的框架。

然而，aiohttp的性能瓶颈出现在它的HTTP解释器上，它非常慢，因此和底层的I/O库并没有太大的关系。为了让事件更有趣，我们创建了一个python绑定的HTTP解释器（nodejs的HTTP解释器，起初为了Nginx而设计）。这个库叫做Httptools，在Github和PyPI上都能找到。

对于HTTP来说，所有的测试集都用wrk来收集负载情况，并发级别设置为300，每次的持续时间为30秒。

非常惊奇的是，纯Python的asyncio在高性能的HTTP解释器帮助下速度超过了nodejs，而它们使用的是相同的HTTP解释器！

在1KiB响应量情况下Go会快一些，但是uvloop+asyncio在10/100KiB的响应量时会表现的更好。对于asyncio和uvloop来说，有了Httptools服务的质量就非常棒，对于Go也是同理。

诚然，基于httptools的服务都相当的小，不包含相应的路由逻辑，这点不像其他的实现那样。尽管如此，这个测试集反应了uvloop在高效协议的帮助下是非常快速的。

结论

对于uvloop，可以肯定地说，我们可以利用它编写出在单核CPU中承载每秒数以万计请求的代码，在多核系统上，利用进程池可以更好地扩展其性能。

Uvloop和asyncio，结合python3.5中的async/await，可以更容易的用python编写出更高效的代码。

你可以尝试下uvloop并将结果与我们分享！

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