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Python 高并发网络程序的设计思路

舞夢輝影

舞夢輝影

发布时间:2026-01-30 19:53:10

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来源于php中文网

原创

asyncio不是自动高性能,其性能受限于事件循环阻塞、CPU密集任务未卸载、第三方库非异步等;需用run_in_executor、原生async库、合理连接池配置、优雅关闭、结构化日志与指标监控。

python 高并发网络程序的设计思路

为什么 asyncio 不等于“自动高性能”

asyncio 本身只是提供协程调度和 I/O 多路复用的基础设施,不是开箱即用的高并发银弹。实际吞吐量受限于事件循环是否被阻塞、CPU 密集型任务是否误入主线程、以及第三方库是否真正异步。

常见错误现象:time.sleep(1)json.loads() 在协程中大量调用,导致整个事件循环卡住;使用了同步数据库驱动(如 psycopg2 而非 asyncpg);requests 直接混进 async def 函数里。

  • CPU 密集操作必须用 loop.run_in_executor() 拆离到线程池或进程池
  • 所有 I/O 操作(HTTP、DB、Redis)必须选用原生 async 库:aiohttpasyncpgaioredis
  • 避免在协程中做字符串拼接、正则匹配等可能隐式耗时的操作,尤其当数据量不可控时

连接池大小 ≠ 并发请求数,但必须对齐

比如你设了 asyncpg 连接池最大 100,但 HTTP 层每秒发起 500 个请求,结果就是大量协程卡在 pool.acquire() 等待连接,响应延迟飙升,而非报错。

关键参数要协同调整:

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  • aiohttp.ClientSessionconnector 需显式限制:limit=100(总连接数)、limit_per_host=20(防单域名打爆)
  • asyncpg.create_poolmin_size/max_size 建议设为 CPU 核数 × 2 ~ × 4,而非盲目拉高
  • 如果后端是单机 PostgreSQL,连接数超过 100 后性能通常不升反降,需配合 statement_cache_size=0 关闭缓存防内存膨胀

信号处理与 graceful shutdown 容易被跳过

直接 kill -9 或 Ctrl+C 中断服务,会导致正在执行的协程被硬杀、连接未归还、临时文件残留、甚至数据库事务未提交。

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必须手动注册信号并等待关键资源释放:

  • 监听 signal.SIGTERMsignal.SIGINT,触发 asyncio.create_task(shutdown())
  • shutdown() 中按顺序:停新请求 → 等待活跃 HTTP 连接关闭(server.close() + await server.wait_closed())→ 归还 DB/Redis 连接池(pool.close() + await pool.wait_closed()
  • 设置超时(如 30 秒),超时后强制取消剩余 task,避免无限 hang 住

日志和指标不能只靠 print

高并发下 print() 或同步 logging 会成为瓶颈,尤其当日志写入文件或网络时。更麻烦的是,协程上下文丢失导致 trace_id 串不起来,排查问题像盲人摸象。

实操建议:

  • structlog + asyncio.get_running_loop().call_soon_threadsafe() 把日志转给专用线程刷盘
  • 每个 request 必须绑定唯一 request_id,通过 contextvars.ContextVar 透传,避免在子协程里丢失
  • 暴露 /metrics 端点,用 aioprometheus 记录 http_request_duration_seconds_bucketasyncpg_pool_acquire_seconds_sum 等真实瓶颈指标

真正的难点不在启动多少协程,而在看清哪一环在拖慢整个链条——而这个“看清”,依赖的是可落地的日志结构和指标维度,不是靠猜。

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