前不久参加了个Opnstack的Meetup，其中有一个来自EasyStack的大大就Nova中的协同并发做了一番讲解，有所感触，本想当天就总结一下，但是由于前段时间工作上比较忙，加上为了履行诺言每天几更的来写设计模式系列性文章，故而拖到今天才写此次的总结。好吧，其实归根结底还是自己太懒了，趁着闲时在补新番小笼包之类的。废话就此打住，开始正文。
Python中协程的介绍
在此之前，先介绍下Python中的并发，在Python中，并发有三种，分别是：
进程：Python中一般使用multiprocessing/subprocess来实现
线程：threading/thread是Python中用来实现多线程的模块
协程(Coroutines)：Python中用于处理协程的模块倒是比较多，有eventlet、Twisted、Tulip、asyncio
有关进程、协程、线程中的关系图如下所示(图来自EasyStack的大大)：
想必大家对进程以及线程那是相当的熟悉了，所以就重点介绍下协程：协程源自 Simula 和 Modula-2 语言，但也有其他语言支持。协程更适合于用来实现彼此熟悉的程序组件，如合作式多任务，迭代器，无限列表和管道。 协程最初在1963年被提出。那么协程又有什么特点呢?
每个协程都有自己的私有stack以及局部变量。
线程我们都知道可以多个同时运行，也就是所谓的多线程，但是同一时间只有一个协程在运行，所以就无须对某些共享变量加锁。
由于协程比较轻量级，所以一个线程中可以有多个协程。
协程之间的执行顺序，完全由程序来控制。
其实协程也就仅仅是一种概念罢了，非操作系统可见，在多种语言中都有实现，一会详细介绍的eventlet就是在Python中实现的一种。
Eventlet的介绍
eventlet其实就是对greenlet的一个封装，对其进行简单的封装之后，就成了所谓的greenthread，greenlet是一个称为协程(coroutine)的东西。下面上一个greenlet的例子来介绍一下greenlet：
- 1from greenletimportgreenlet23def test1:4print 125gr2.switch6print 3478def test2:9print 5610gr1.switch11print 781213gr1 =greenlet(test1)14gr2 =greenlet(test2)15gr1.switch
执行结果是：
也就是说在这里先定义了两个函数test1,test2以及两个协程gr1,gr2，***一行g1.switch跳转到 test1 ，它打印12，然后执行gr2.switch，跳转到 test2 ，打印56，然后又执行了gr1.switch跳转回 test1 ，打印34，然后 test1 就结束，gr1死掉，回到父greenlet，不会再切换到test2，所以不会打印78。在上面的例子中main greenlet就是它们的父 greenlet。
eventlet是一个用来处理和网络相关的python库函数，而且可以通过协程来实现并发，在eventlet里，把“协程”叫做greenthread(绿色线程)。所谓并发，就是开启了多个greenthread，并且对这些greenthread进行管理，以实现非阻塞式的I/O。比如说用eventlet可以很方便的写一个性能很好的web服务器，或者是一个效率很高的网页爬虫，这都归功于eventlet的“绿色线程”，以及对“绿色线程”的管理机制。更让人不可思议的是，eventlet为了实现“绿色线程”，竟然对python的和网络相关的几个标准库函数进行了改写，并且可以以补丁(patch)的方式导入到程序中，因为python的库函数只支持普通的线程，而不支持协程，eventlet称之为“绿化”。Eventlet库在OpenStack服务中上镜率很高，尤其是在服务的多线程和WSGI Server并发处理请求的情况下。
主要API如下：
Greenthread 产⽣：
spawn(func, *args, **kwargs)： 创建一个绿色线程去运行func这个函数，后面的参数是传递给这个函数的参数。返回值是一个eventlet.GreenThread对象，这个对象可以用来接受func函数运行的返回值。在绿色线程池还没有满的情况下，这个绿色线程一被创建就立刻被执行。其实，用这种方法去创建线程也是可以理解的，线程被创建出来，肯定是有一定的任务要去执行，这里直接把函数当作参数传递进去，去执行一定的任务，就好像标准库中的线程用run方法去执行任务一样。
spawn_n(func, *args, **kwargs)： 这个函数和spawn类似，不同的就是它没有返回值，因而更加高效，这种特性，使它也有存在的价值。
spawn_after(seconds, func, *args, **kwargs)： 这个函数和spawn基本上一样，都有一样的返回值，不同的是它可以限定在什么时候执行这个绿色线程，即在seconds秒之后，启动这个绿色线程。
Greenthread 控制：
sleep(seconds=0)：中止当前绿色线程，以允许其它绿色线程执行。
eventlet.GreenPool： 这是一个类，在这个类中用set集合来容纳所创建的绿色线程，并且可以指定容纳线程的***数量(默认是1000个)，它的内部是用Semaphore和Event这两个类来对池进行控制的，这样就构成了线程池，下面有一些重要的方法：
- running：返回当前池中的绿色线程数
- free：返回当前池中可容纳的绿色线程数
- spawn：创建新的绿色线程
- spawn_n：同上
#p#
接着谈谈Openstack中Nova对其的应用。
eventlet
在nova/cmd/__init__.py中，就直接调用了eventlet的方法，代码如下：
- from nova import debugger
- if debugger.enabled():
- eventlet.monkey_patch(os=False, thread=False)
- else:
- eventlet.monkey_patch(os=False)
这里在调试器被启动后，关闭线程，然后启用远程调试器。这个就是eventlet.monkey_patch()的方法。这里仅仅是因为dnspython无法支持IPV6，所以使用eventlet的monkeypatch检测一下环境变量的设置是否符合。
greenthread
在虚机迁移过程中如果看过我写的源码分析，相信对于下面的代码不会陌生：
- greenthread.spawn(self._live_migration, context, instance, dest,
- post_method, recover_method, block_migration,
- migrate_data)
这个是热迁移中所使用的所调用的由eventlet所封装而成的绿色线程，调用了spawn(func,*args, kwargs)的函数，创建了一个绿色线程去运行live_migration也就是热迁移的函数，返回值是一个eventlet.greenthread的对象，这个对象可以用来接受live_migration运行的返回值。在绿色线程池未满的情况下，就可以直接执行热迁移的函数。
greenthread.sleep
然后Nova中用到的最多的绿色线程的栗子可能就是time.sleep了吧，下面随便找了几个用到的例子：
- for cnt in range(max_retry):
- try:
- self.plug_vifs(instance, network_info)
- break
- except processutils.ProcessExecutionError:
- if cnt == max_retry - 1:
- raise
- else:
- LOG.warn(_('plug_vifs() failed %(cnt)d. Retry up to '
- '%(max_retry)d.'),
- {'cnt': cnt,
- 'max_retry': max_retry},
- instance=instance)
- greenthread.sleep(1)
这个是调用plug_vifs的函数中的greenthread.sleep()的函数调用，这个函数多次的发送请求。
- except exception.InstanceNotFound:
- pass
- greenthread.sleep(0)
- return disk_over_committed_size
像这样的栗子还有好多，一般情况下，greenthread.sleep()绿色线程的函数是为了中止当前的线程，用来给其它的线程一个执行的机会。其实说的通俗点就是传说中的孔融让梨了，不过此处的梨就是CPU、内存等等一些资源了，绿色池中的空间了之类的，突然发现程序也是那么的有人情味啊~
loopingcall
接下来谈谈用loopingcall实现固定时间间隔运行的函数：
- def _wait_for_reboot():
- state = self.get_info(instance)['state']
- if state == power_state.RUNNING:
- LOG.info(_("Instance rebooted successfully."),
- instance=instance)
- raise loopingcall.LoopingCallDone()
- timer = loopingcall.FixedIntervalLoopingCall(_wait_for_reboot)
- timer.start(interval=0.5).wait()
这个函数是等待虚机重启的函数，每隔0.5s调用一次函数，检查虚机状态，直到虚机重新启动。此函数通过抛出LoopingCallDone来异常退出。
好了，对于虚机中的协同并发就到此结束了。
