Python中基礎的socket編程實戰攻略

2019-11-25 16:46:14

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供稿：網友

在網絡通信中socket幾乎無處不在，它可以看成是應用層與TCP/IP協議簇通信的中間軟件抽象層，是兩個應用程序彼此進行通信的接口，并且把復雜的TCP/IP協議細節隱藏在接口之后。Python提供了socket模塊，可以非常方便的進行socket編程。

創建一個server socket
使用socket方法創建一個新的socket，通常提供兩個參數，第一個參數是address family, 第二個是socket type。

#create an INET, STREAMing sockets = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

以上創建了一個address family為IP協議，并且傳輸協議為TCP的socket。

服務器端在創建一個socket之后，需要綁定到一個IP地址與端口，提供服務，這就要用到bind方法。

# bind the socket to all available interfaces on port 8888s.bind(('', 8888))

使用listen方法，將socket設置為監聽狀態。listen方法后面跟一個參數，表示最多可以在隊列里面接收的請求數目。

#become a server socketserversocket.listen(5)

現在，我們已經創建了一個server socket，然后編寫一個無限循環體，接收來自客戶端的連接，利用accept方法，它返回一個新的socket，表示與遠端的連接，同時返回一個地址對，表示遠端連接的IP地址與端口號。

# enter the main loop of the web serverwhile 1:  #accept connections from outside, return a pair (conn, addr)  (clientsocket, address) = serversocket.accept()  #now do something with the clientsocket  #in this case, we'll pretend this is a threaded server  ct = client_thread(clientsocket)  ct.run()

通常，循環體中的server socket不會發送和接收任何數據，而僅僅是接收來自遠端的連接，將新的連接交給其他的線程去處理，然后就繼續偵聽更多其他的連接，否則的話在處理一個連接的時候，就無法接受其他新的連接了。

接下來，我們新建一個線程對連接進行處理。首先，使用recv方法接受來自socket的數據，后面帶著一個參數表示一次最多可以接受數據的大小。然后使用sendall方法回復socket，sendall不斷發送數據直到所有數據發送完畢或者發生了異常。最后，需要記得把socket關閉，因為每個socket就代表了系統中的一個文件描述符，如果沒有及時關閉，可能會超過系統最大文件描述符的數量，導致無法創建新的socket。

def handle_request(sock, addr):  print "Accept new connection from {addr}".format(addr = addr)  request_data = client_connection.recv(1024)  print request_data.decode()  http_response = "Hello, world!"  # send response data to the socket  sock.sendall(http_response)  sock.close()

總結server socket主要由以下幾個步驟：

創建一個新的server socket；
將socket綁定到一個地址和端口；
偵聽遠程進來的連接；
接受連接，分發給其他線程處理。

以下是完整的server socket示例代碼：

import socketimport threadingSERVER_ADDRESS = (HOST, PORT) = '', 8888REQUEST_QUEUE_SIZE = 1024def handle_request(sock, addr):  print "Accept new connection from {addr}".format(addr = addr)  request_data = client_connection.recv(1024)  print request_data.decode()  http_response = "Hello, world!"  # send response data to the socket  sock.sendall(http_response)  sock.close()def serve_forever():  server_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # reuse socket immediately  server_socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  server_socket.bind(SERVER_ADDRESS)  server_socket.listen(REQUEST_QUEUE_SIZE)  print 'Serving HTTP on port {port} ...'.format(port = PORT)  while True:    try:      client_connection, client_address = server_socket.accept()    except IOError as e:      code, msg = e.args      # restart 'accept' if it was interrupted      if code == errno.EINTR:        continue      else:        raise    # create a thread to handle this request    t = threading.Thread(target=handle_request, args=(sock, addr))    t.start()if __name__ == '__main__':  serve_forever()

創建一個client socket
客戶端的socket就比較簡單，主要包括以下幾個步驟：

創建一個socket；
連接到服務器；
給服務器發送數據；
接收服務器返回的數據；
關閉socket。

import socketHOST = 'localhost' # the remote hostPORT = 8888 # port used by serverclient_socket = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# connect to serverclient_socket.connect((HOST, PORT))# send something to the serverclient_socket.sendall("Hello, world")data = client_socket.recv(1024)client_socket.close()print 'Received', repr(data)

PS：socket模塊使用引申

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

參數一：地址簇

　　socket.AF_INET IPv4（默認）
　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只能夠用于單一的Unix系統進程間通信

參數二：類型

　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默認）
　　socket.SOCK_DGRAM　　數據報式socket , for UDP

　　socket.SOCK_RAW 原始套接字，普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網絡報文，而SOCK_RAW可以；其次，SOCK_RAW也可以處理特殊的IPv4報文；此外，利用原始套接字，可以通過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭。
　　socket.SOCK_RDM 是一種可靠的UDP形式，即保證交付數據報但不保證順序。SOCK_RAM用來提供對原始協議的低級訪問，在需要執行某些特殊操作時使用，如發送ICMP報文。SOCK_RAM通常僅限于高級用戶或管理員運行的程序使用。
　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的連續數據包服務

參數三：協議

　　0　　（默認）與特定的地址家族相關的協議,如果是 0 ，則系統就會根據地址格式和套接類別,自動選擇一個合適的協議

sk.bind(address)

　　s.bind(address) 將套接字綁定到地址。address地址的格式取決于地址族。在AF_INET下，以元組（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　開始監聽傳入連接。backlog指定在拒絕連接之前，可以掛起的最大連接數量。

backlog等于5，表示內核已經接到了連接請求，但服務器還沒有調用accept進行處理的連接個數最大為5
這個值不能無限大，因為要在內核中維護連接隊列

sk.setblocking(bool)

　　是否阻塞（默認True），如果設置False，那么accept和recv時一旦無數據，則報錯。

sk.accept()

　　接受連接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字對象，可以用來接收和發送數據。address是連接客戶端的地址。

　　接收TCP 客戶的連接（阻塞式）等待連接的到來