Faits: A. X._, ressortissant macédonien né le *** 1973, est entré en Suisse le 26 juillet 2002 afin d'épouser, le 23 août 2002, A._, ressortissante portugaise au bénéfice d'une autorisation d'établissement. Après quatre mois de mariage, les époux se sont séparés, l'intéressé ayant été expulsé du domicile conjugal en décembre 2002. Par décision du 13 décembre 2006, le Service cantonal de la population du canton de Vaud a révoqué l'autorisation de séjour de l'intéressé au motif qu'il commettait un abus de droit en se prévalant d'un mariage vidé de sa substance dans le but de conserver son permis de séjour. Le 25 janvier 2007, l'intéressé a recouru contre la décision du 13 décembre 2006 auprès du Tribunal administratif du canton de Vaud. Les époux ayant repris la vie commune depuis le 20 mai 2007, le Service cantonal de la population a délivré à X._ une autorisation de séjour valable jusqu'au 25 mai 2012 par décision du 5 novembre 2007 annulant celle du 13 décembre 2006. Le 14 novembre 2007, le Tribunal administratif a constaté que le recours était devenu sans objet. Le 9 novembre 2007, A._ a informé le Tribunal administratif qu'elle engageait une procédure de divorce. Le 13 novembre 2007, elle a indiqué que son époux s'en était pris physiquement à elle. Par prononcé de mesures d'extrême urgence, le Président du Tribunal civil de l'arrondissement de l'Est vaudois a autorisé les époux à vivre séparément pour une durée indéterminée. Le 19 décembre 2007, le Service cantonal de la population a ouvert une enquête sur la situation des époux à la suite du courrier que lui a adressé A._ le 13 novembre 2007. Le 13 mai 2008, X._ a demandé à être mis au bénéfice d'une autorisation d'établissement, ce que l'Office fédéral des migrations lui a refusé le 17 juillet 2008. Par décision du 11 juin 2009, le Service cantonal de la population a révoqué l'autorisation de séjour CE/AELE de l'intéressé et refusé sa transformation en autorisation d'établissement. Le 16 juillet 2009, l'intéressé a recouru contre la décision du 11 juin 2009 auprès du Tribunal cantonal du canton de Vaud. B. Par arrêt du 9 décembre 2010, le Tribunal cantonal a rejeté le recours en application la loi fédérale du 26 mars 1931 sur le séjour et l'établissement des étrangers (LSEE). Il a jugé peu probant la reprise de la vie commune des époux au vu des nombreuses péripéties (procédures pénales, procédures civiles d'extrême urgence) qui ont eu lieu depuis leur mariage, du fait qu'ils n'ont fait ménage commun que 4 mois sur huit ans, des déclarations de l'épouse, qui exposait faire chambre séparée et attendre que l'intéressé obtienne un titre de séjour définitif avant de prendre une décision sur leur union. Il y avait certes des courriers électroniques datant d'après la séparation du mois de novembre 2007 qui témoignaient d'un certain rapprochement. Cela ne suffisait pas à établir l'existence d'une vie conjugale effective. La révocation était ainsi justifiée. Les époux n'ayant pas vécu ensemble, les conditions pour accorder une autorisation d'établissement n'étaient pas réunies. L'intéressé ne se trouvait en outre pas dans un cas d'extrême rigueur qui justifiait l'octroi d'un permis de séjour. C. Agissant par la voie du recours de droit public (recte: recours en matière de droit public) et du recours constitutionnel subsidiaire, X._ demande au Tribunal fédéral, sous suite de dépens, de réformer l'arrêt rendu le 9 décembre 2010 par le Tribunal cantonal en ce sens qu'une autorisation d'établissement lui soit accordée, subsidiairement en ce sens qu'une autorisation de séjour lui soit accordée. Il demande l'octroi de l'effet suspensif au recours ainsi que l'assistance judiciaire. Par ordonnance du 18 janvier 2011, le Président de la IIe Cour de droit public a accordé l'effet suspensif au recours.