Twisted是什么

Fanly 2020-08-19 13:47:11
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Twisted 是一个事件驱动的网络编程框架,它使用编程语言Python编写,并在MIT协议下开源。

Twisted 是用 Python 实现的基于事件驱动的网络引擎框架。Twisted 诞生于 2000 年初,在当时的网络游戏开发者看来,无论他们使用哪种语言,手中都鲜有可兼顾扩展性及跨平台的网络库。Twisted 的作者试图在当时现有的环境下开发游戏,这一步走的非常艰难,他们迫切地需要一个可扩展性高、基于事件驱动、跨平台的网络开发框架,为此他们决定自己实现一个,并从那些之前的游戏和网络应用程序的开发者中学习,汲取他们的经验教训。

Twisted

Twisted 支持许多常见的传输及应用层协议,包括 TCP、UDP、SSL/TLS、HTTP、IMAP、SSH、IRC 以及 FTP。就像 Python 一样,Twisted 也具有“内置电池”(batteries-included)的特点。Twisted 对于其支持的所有协议都带有客户端和服务器实现,同时附带有基于命令行的工具,使得配置和部署产品级的 Twisted 应用变得非常方便。

为什么需要 Twisted

2000 年时,Twisted 的作者 Glyph 正在开发一个名为 Twisted Reality 的基于文本方式的多人在线游戏。这个游戏采用 Java 开发,里面尽是一堆线程——每个连接就有 3 个线程处理。处理输入的线程会在读操作上阻塞,处理输出的线程将在一些写操作上阻塞,还有一个“逻辑”线程将在等待定时器超时或者事件入队列时休眠。随着玩家们在虚拟世界中移动并交互时,线程出现死锁,缓存被污染,程序中的加锁逻辑几乎从来就没对过——采用多线程使得整个软件变得复杂、漏洞百出而且极难扩展。

为了寻求其他的解决方案,作者发现了 Python,特别是 Python 中用于对流式对象比如 socket 和 pipe 进行多路 I/O 复用的 select 模块(UNIX 规范第 3 版(SUSv3)描述了 select)。那时,Java 并没有提供操作系统的 select 接口或者任何其他的异步 I/O API(针对非阻塞式 I/O 的包 java.nio 已经在 J2SE 1.4 中加入了,2002 年发布)。通过用 Python 中的 select 模块快速搭建起游戏的原型,这迅速降低了程序的复杂度,并且比多线程版本要更加可靠。

Glyph 迅速转向了 Python、select 以及基于事件驱动的编程。他使用 Python 的 select 模块为游戏编写了客户端和服务器。但他想要的还不止于此。从根本上说,他希望能将网络行为转变为对游戏中的对象的方法调用。如果你能在游戏中收取邮件会怎样,就像 Nethack mailer 这种守护进程一样?如果游戏中的每位玩家都拥有一个主页呢?Glyph 发现他需要优秀的 IMAP 以及 HTTP 客户端和服务器的 Python 实现,而这些都要采用 select。

他首先转向了 Medusa,这是一个在 90 年代中期开发的平台,在这里可以采用 Python 中的 asyncore 模块来编写网络服务。asyncore 是一个异步化处理 socket 的模块,在操作系统的 select API 之上构建了一个调度器和回调接口。

这对于 Glyph 来说是个激动人心的发现,但 Medusa 有两个缺点:

  1. 这个项目到 2001 年就不再维护了,那正是 glyph 开发 Twisted Reality 的时候。
  2. asyncore 只是对 socket 的一个薄封装层,应用程序的编写者仍然需要直接操作 socket。这意味着程序可移植性的担子仍然落在程序员自己身上。此外,那时 asyncore 对 Windows 的支持还有问题,Glyph 希望能在 Windows 上运行一个带有图形用户界面的客户端。

Glyph 需要自己实现一个网络引擎平台,而且他意识到 Twisted Reality 已经打开了问题的大门,这和他的游戏一样有趣。

随着时间的推移,Twisted Reality 这个游戏就演化成了 Twisted 网络引擎平台。它可以做到当时 Python 中已有的网络平台所无法做到的事情:

  • 使用基于事件驱动的编程模型,而不是多线程模型。
  • 跨平台:为主流操作系统平台暴露出的事件通知系统提供统一的接口。
  • “内置电池”的能力:提供流行的应用层协议实现,因此 Twisted 马上就可为开发人员所用。
  • 符合 RFC 规范,已经通过健壮的测试套件证明了其一致性。
  • 能很容易的配合多个网络协议一起使用。
  • 可扩展。

Twisted 是一个事件驱动型的网络引擎。由于事件驱动编程模型在 Twisted 的设计哲学中占有重要的地位,因此这里有必要花点时间来回顾一下究竟事件驱动意味着什么。

事件驱动编程是一种编程范式,这里程序的执行流由外部事件来决定。它的特点是包含一个事件循环,当外部事件发生时使用回调机制来触发相应的处理。另外两种常见的编程范式是(单线程)同步以及多线程编程。

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