python学习进阶之socket详细介绍

socket的英文原义是“孔”或“插座”。作为bsd unix的进程通信机制,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。

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。

建立网络通信连接至少要一对端口号(socket)。socket本质是编程接口(api),对tcp/ip的封装,tcp/ip也要提供可供程序员做网络开发所用的接口,这就是socket编程接口;http是轿车,提供了封装或者显示数据的具体形式;socket是发动机,提供了网络通信的能力。

下面来说一下python的socket。

1.socket模块

要使用socket.socket()函数来创建套接字。其语法如下:

socket.socket(socket_family,socket_type,protocol=0)

socket_family可以是如下参数:

  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

socket_type可以是如下参数:

  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

protocol参数:

  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

2.套接字对象内建方法

服务器端套接字函数

s.bind()   绑定地址(ip地址,端口)到套接字,参数必须是元组的格式例如:s.bind((‘127.0.0.1’,8009))

s.listen(5)  开始监听,5为最大挂起的连接数

s.accept()  被动接受客户端连接,阻塞,等待连接

客户端套接字函数

s.connect()  连接服务器端,参数必须是元组格式例如:s.connect((‘127,0.0.1’,8009))

公共用途的套接字函数

s.recv(1024)  接收tcp数据,1024为一次数据接收的大小

s.send(bytes)  发送tcp数据,python3发送数据的格式必须为bytes格式

s.sendall()  完整发送数据,内部循环调用send

s.close()  关闭套接字

实例1.简单实现socket程序

server端

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socket
import time
ip_port = (‘127.0.0.1’,8009)
buf_size = 1024
tcp_server = socket.socket()
tcp_server.bind(ip_port)
tcp_server.listen(5)
while true:
print(“waiting for connection…”)
conn,addr = tcp_server.accept()
print(“…connected from:”,addr)
while true:
data = tcp_server.recv(buf_size)
if not data:break
tcp_server.send(‘[%s] %s’%(time.ctime(),data))
tcp_server.close()

以上代码解释:

1~4行

第一行是unix的启动信息行,随后导入time模块和socket模块

5~10行

ip_port为全局变量声明了ip地址和端口,表示bind()函数绑定在此地址上,把缓冲区的大小设定为1k,listen()函数表示最多允许多少个连接同时进来,后来的就会被拒绝掉

11~到最后一行

在进入服务器的循环后,被动等待连接的到来。当有连接时,进入对话循环,等待客户端发送数据。如果消息为空,表示客户端已经退出,就跳出循环等待下一个连接到来。得到客户端消息后,在消息前面加一个时间戳然后返回。最后一行不会执行,因为循环不会退出所以服务端也不会执行close()。只是提醒不要忘记调用close()函数。

client端

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socket
host = ‘127.0.0.1’
port = 8009
buf_size = 1024
addr = (host,port)
client = socket.socket()
client.connect(addr)
while true:
data = input(“>>> “)
if not data:break
client.send(bytes(data,encoding=’utf-8′))
recv_data = client.recv(buf_size)
if not recv_data:break
print(recv_data.decode())
client.close()

5~11行

host和port变量表示服务器的ip地址与端口号。由于演示是在同一台服务器所以ip地址都是127.0.0.1,如果运行在其他服务器上要做相应的修改。端口号要与服务器端完全相同否则无法通信。缓冲区大小还是1k。

客户端套接字在10行创建然后就去连接服务器端

13~21行

客户端也无限循环,客户端的循环在以下两个条件的任意一个发生后就退出:1.用户输入为空的情况或者服务器端响应的消息为空。否则客户端会把用户输入的字符串发送给服务器进行处理,然后接收显示服务器返回来的带有时间戳的字符串。

运行客户端程序与服务端程序

以下是客户端的输入与输出

[root@pythontab]# python client.py
>>> hello python
[thu sep 15 22:29:12 2016] b’hello python’

以下是服务端输出

[root@pythontab]# python server.py
waiting for connection…
…connected from: (‘127.0.0.1’, 55378)3.socketserver模块

socketserver是标准库中的一个高级别的模块。用于简化实现网络客户端与服务器所需要的大量样板代码。模块中已经实现了一些可以使用的类。

实例1:使用socketserver实现与上面socket()实例一样的功能

服务端程序代码

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socketserver
import time
host = ‘127.0.0.1’
port = 8009
addr = (host,port)
buf_size = 1024
class myserver(socketserver.baserequesthandler):
def handle(self):
while true:
print(“…connected from:”,self.client_address)
data = self.request.recv(buf_size)
if not data:break
self.request.send(bytes(“%s %s”%(time.ctime(),data)))
server = socketserver.threadingtcpserver(addr,myserver)
print(“waiting for connection…”)
server.serve_forever()

11~17行

主要的工作在这里。从socketserver的baserequesthandler类中派生出一个子类,并重写handle()函数。

在有客户端发进来的消息的时候,handle()函数就会被调用。

19~21行

代码的最后一部分用给定的ip地址和端口加上自定义处理请求的类(myserver)。然后进入等待客户端请求与处理客户端请求的无限循环中。

客户端程序代码

import socket
host = ‘127.0.0.1’
port = 8009
addr = (host,port)
buf_size = 1024
client = socket.socket()
client.connect(addr)
while true:
data = input(“>>> “)
if not data:continue
client.send(bytes(data,encoding=’utf-8′))
recv_data = client.recv(buf_size)
if not recv_data:break
print(recv_data.decode())
client.close()

执行服务端和客户端代码  

下面是客户端输出

[root@pythontab]# python socketclient.py
>>> hello python
thu sep 15 23:53:31 2016 b’hello python’
>>> hello pythontab
thu sep 15 23:53:49 2016 b’hello pythontab’

下面是服务端输出

[root@pythontab]# python socketserver.py
waiting for connection…
…connected from: (‘127.0.0.1’, 55385)
…connected from: (‘127.0.0.1’, 55385)
…connected from: (‘127.0.0.1’, 55385)
…connected from: (‘127.0.0.1’, 55385)

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