Python之路：(十三）初识 socket

Python之路

What is Socket

网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为一个socket。
Socket的英文原义是孔或插座。作为BSD UNIX的进程通信机制，取后一种意思。通常也称作套接字，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，同时提供几种服务。每种服务都打开一个Socket，并绑定到一个端口上，不同的端口对应于不同的服务,这些服务通过”套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。

上面是不是很乱？但是概念一定要了解
现在是初学，我把Socket理解为一个电话拨通电话，接听电话！通信的一个概念！
Scket在写的时候要记住：有发就有收，收发必相等！

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）

socket和file的区别：

  • file模块是针对某个指定文件进行【打开】【读写】【关闭】
  • socket模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】

第一个Socket代码

socket服务端

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Liang Lian
# Python 3.5

import socket

# 创建socket对象
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
# 设置监听的IP与端口(tuple格式)
sk.bind(('127.0.0.1',6666))
# 设置client最大等待连接数
sk.listen(5)

while True:  # 循环
    print('waiting client connection .......')
    # 只有accept & recv 会阻塞，这里accept阻塞，直到有client连接过来
    # accept()接受客户端发送过来的请求:connection代表客户端对象，address是客户端的IP
    connection, address = sk.accept()
    # recv()接收客户端信息
    client_messge = connection.recv(1024)
    # 接受内容为bytes格式,转换成字符串str;发送消息Python.x只能发送bytes,python2.x能发送str
    client_messge = str(client_messge, encoding='utf-8')
    # 打印客户端信息
    print('client send %s' % client_messge)
    # 发送回执信息给client.
    connection.sendall(bytes('僵尸吃了你的脑子!!!', encoding='utf-8'))
    # 关闭和client的连接
    connection.close()

socket客户端

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Liang Lian
# Python 3.5

import socket

# 端口和IP
ip_port = ('127.0.0.1', 8888)
# 创建socket对象
sk = socket.socket()
# 创建链接
sk.connect(ip_port)
# 发送消息3.x只能发送bytes,2.x能发送str
sk.sendall(bytes('请求占领地球', encoding='utf-8'))
# 接收数据(1024大小数据(字符))
server_reply = sk.recv(1024)
# 由于client &  Server之前传输的是bytes类型,输出要转换成str类型
print(str(server_reply, encoding='utf-8'))

sk.close()

流程图

socket拓扑图

更多功能

socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)

参数一：地址簇

socket.AF_INET IPv4（默认）
socket.AF_INET6 IPv6
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信

参数二：类型

socket.SOCK_STREAM 流式socket , for TCP （默认）
socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket , for UDP
socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。
socket.SOCK_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

参数三：协议

0　　（默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

UDP Dmoe

UDP socket_server
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Liang Lian
# Python 3.5

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM, 0)
sk.bind(ip_port)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print(str(data, encoding='utf-8'))
UDP socket_client
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author: Liang Lian
# Python 3.5

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9999)

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
while True:
    inp = bytes(input('数据：').strip(), encoding='utf-8')
    if inp == 'exit':
        break
    sk.sendto(inp, ip_port)

sk.close()

sk.bind(address)

　　s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。

sk.accept()

　　接受连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

　　接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来

sk.connect(address)

　　连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。

sk.connect_ex(address)

　　同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061

sk.close()

　　关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　接受套接字的数据。数据以字符形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符，address是发送数据的套接字地址。

sk.send(string[,flag])

　　将string中的数据1以字符的形式发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。即：可能未将指定内容全部发送。

sk.sendall(string[,flag])

　　将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。

内部通过递归调用send，将所有内容发送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

　　将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。该函数主要用于UDP协议。

sk.settimeout(timeout)

　　设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如 client 连接最多等待5s ）

sk.getpeername()

　　返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

　　返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　套接字的文件描述符

socket 练习

使用socket实现远程执行命令,并将命令执行结果放回, 注意粘包问题

服务端

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Liang Lian

import json
import socket
import subprocess

ip_port = ('127.0.0.1', 8000)
# 创建socket对象
s = socket.socket()
# 侦听的IP和端口
s.bind(ip_port)
# 设置client最大等待连接数,最多等待五个连接,其他的直接报错
s.listen(5)
while True:  # 循环

    # 只有accept & recv 会阻塞，这里accept阻塞，直到有client连接过来
    # accept()接受客户端发送过来的请求:connection代表客户端对象，address是客户端的IP
    connection, address = s.accept()

    while True:
        try:
            # recv()接收客户端信息
            recv_data = connection.recv(1024)

            # 如果为空则退出这层循环,不做操作
            if not recv_data:
                break

            # 接收到client端发送过来的指令并执行
            p = subprocess.Popen(str(recv_data, encoding='utf-8'), shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
            # 获取命令输出结果
            res = p.stdout.read()
            if res:
                send_data = str(res, encoding='utf-8')
            else:
                send_data = 'cmd error'

            # str转换bytes
            send_data = bytes(send_data, encoding='utf-8')

            # 发送准备就绪和准备要发送的内容长度,防止粘包(发送内容超出接收端内容,多出的内容出现在下一次接收得内容中)
            '''
            粘包: 命令执行结果返回字符串长度为2018,如果客户端只接受1024,就接受了一次,那么多出来的内容回去哪呢,
                  多出来的内容会出现在下一次返回前头,这就是粘包(分包传递,内容接收端发生错误)
            '''
            # 讲要发送的内容信息json格式发送客户端,客户端好做好准备接收
            ready_dict = {'status': 'Ready',
                          'msg_size': len(send_data),}
            ready_tag = json.dumps(ready_dict)
            connection.send(bytes(ready_tag, encoding='utf-8'))

            # 等待client 'Start'信号后开始
            feedback = connection.recv(1024)   # Start
            feedback = str(feedback, encoding='utf-8')
            if feedback == 'Start':
                # 发送指令返回结果的内容
                connection.send(send_data)

        except Exception:
            break

    # 关闭和client的连接
    connection.close()

客户端

#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# Author:Liang Lian

import socket
import json
# 服务端侦听的IP和端口
ip_port = ('127.0.0.1', 8000)
# 创建socket对象
s = socket.socket()
s.connect(ip_port)

while True:
    # 发送消息
    send_data = input(">>>").strip()
    # 用户如果没有输入,进入到下一步发送给server端,server接收到空就会堵塞不运行
    if len(send_data) == 0:
        continue
    # 用户输入exit退出
    if send_data == 'exit':
        break

    # 发送用户输入的指令到server端
    s.send(bytes(send_data, encoding='utf-8'))

    # 接收到对方返回结果的准备消息和要返回内容的长度
    ready_tag = s.recv(1024)  # Ready json格式
    ready_tag = str(ready_tag, encoding='utf-8')
    msg_dict = json.loads(ready_tag)
    if msg_dict['status'] == 'Ready':
        msg_size = msg_dict['msg_size']

    # 发送一个'start'给server端,让server端开始发送内容
    start_tag = 'Start'
    s.send(bytes(start_tag, encoding='utf-8'))

    # 通过第一次交互,得知要接受多少数据后,recv_size设置初始值
    recv_size = 0
    recv_msg = b''  # 初始化一个bytes格式追加接收内容

    # 当前接收内容小于总接收内容,则一直持续到接收完
    while recv_size < msg_size:
        recv_data = s.recv(1024)

        # 每次接收内容做拼接
        recv_msg += recv_data
        recv_size += len(recv_data)
    # 打印服务端返回结果
    print(str(recv_msg, encoding='utf-8'))
s.close()

参考资料

本文标题:Python之路：(十三）初识 socket

文章作者:梁先森

发布时间:2016-08-05, 10:44:00

最后更新:2017-08-10, 14:15:54

原始链接:http://www.liangxiansen.cn/2016/08/05/python-socket/

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文章目录
  1. 1. What is Socket
  2. 2. 第一个Socket代码
    1. 2.1. socket服务端
    2. 2.2. socket客户端
    3. 2.3. 流程图
  3. 3. 更多功能
    1. 3.1. socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)
      1. 3.1.1. UDP Dmoe
        1. 3.1.1.1. UDP socket_server
        2. 3.1.1.2. UDP socket_client
    2. 3.2. sk.bind(address)
    3. 3.3. sk.listen(backlog)
    4. 3.4. sk.setblocking(bool)
    5. 3.5. sk.accept()
    6. 3.6. sk.connect(address)
    7. 3.7. sk.connect_ex(address)
    8. 3.8. sk.close()
    9. 3.9. sk.recv(bufsize[,flag])
    10. 3.10. sk.recvfrom(bufsize[.flag])
    11. 3.11. sk.send(string[,flag])
    12. 3.12. sk.sendall(string[,flag])
    13. 3.13. sk.sendto(string[,flag],address)
    14. 3.14. sk.settimeout(timeout)
    15. 3.15. sk.getpeername()
    16. 3.16. sk.getsockname()
    17. 3.17. sk.fileno()
  4. 4. socket 练习
    1. 4.1. 服务端
    2. 4.2. 客户端
  5. 5. 参考资料
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