Python 高级网络操作 - Python Advanced Network Operations

Posted 2020-10-16 zzYzz

  1 Python 高级网络操作 - Python Advanced Network Operations
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  3 Half Open Socket,
  4     一个单向的 socket 被称为 half open socket, 即数据只能在一个方向上传输.
  5     Half Open Socket 是通过在 socket 对象上调用 shutdown() 方法得到.
  6     shutdown 接收一个 numeric 类型的参数,
  7         0 - 表示调用之后禁止读
  8         1 - 表示调用之后禁止写
  9         2 - 表示调用之后禁止读和写
 10     一旦关闭了某一个方向(读/写), socket 就不能再在该方向上被重新打开了.
 11     shutdown()是累计的, 也就是调用 shutdown(0) 再调用 shutdown(1) 跟
 12     直接调用一个  shutdown(2) 效果是一样的.
 13 
 14     Half Open Socket 通常被应用在一下儿 3 种情形中,
 15         1, 想要确保所有写好的数据都已经被传送出去.
 16             调用 shutdown()的时候, 只有在缓存里面的数据都被成功发出去后方法才会有返回.
 17         2, 用来 debug, 捕获潜在的异常/错误.
 18             Half Open Socket 是捕获试图写一个不可写的 socket, 或者读一个不可读
 19             的 socket 的异常的好方法.
 20         3, 在程序是用了 fork() 或 多线程的时候, 用来防止其他进程/线程的某些操作.
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 22 socket 超时 - socket timeout
 23     settimeout(seconds)
 24         对一个 socket 对象调用 settimeout(secs) 方法后, 如果经过在 sces 秒之内什么都
 25         没有发生(读/写), 则会产生一个 socket.timeout 异常, 链接机会断开,
 26     例子,
 27         ... ...
 28         sock, addr = S.accept()
 29         sock.settimeout(9)
 30         ... ...
 31 
 32 结束标识,
 33     通过 socket 传输不确定长度的字符串的会遇到一个问题 - 不知道什么时候数据发送结束.
 34     通常,有两种方法可以解决这个问题,
 35         1, 通过指定字符串结束标识符(尾)
 36             这个标识符通常是一个 NULL 字符(python - ‘\0‘) 或 newline 字符(python - ‘\n‘)
 37             需要注意的问题是需要保证设定的结束符在所传输的内容中的‘唯一‘性.
 38         2, 通过指定字符串长度指示符(首)
 39             先发发送一个数字用来表示数据的长度, 接受方会根据这个数字长度的数据.
 40             在网络上发送整形数据的时候,通常有一下儿两种选择,
 41                 a, 发送 ASCII 码(接收方收到后需要解码)
 42                 b, 直接发送 二进制 数, 一般位长是 16 或 32 位.
 43                     为了解决不同平台的二进制数据的编码方法不同的问题, 一种标准的二进制数据
 44                     表示法 - 网络字节顺序( Network Byte Order )被采纳. 在发送一个二进制数之前,
 45                     该二进制数被转换成  Network Byte Order; 接收方收到后, 在使用该数据之前做
 46                     ‘反向转换‘.
 47 
 48 广播数据,
 49     广播数据不能用 TCP 实现, 他多数是用 UDP 来实现的.
 50     当接受方收到一个广播信息后, 系统内核会检查目的地的端口号信息. 如果系统上有一个在 listen 监听该端口
 51     号的进程,则信息会被发送给该进程, 否者信息会被忽略掉.
 52     例子,
 53         发送方,
 54             import socket
 55             S = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)      # UDP
 56             S.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)   # 广播 broadcast
 57             S.sendto("Hi there!",(‘<broadcast>‘, 12345))              # host = ‘<broadcast>‘
 58 
 59             while 1:
 60                 try:
 61                     data, addr = S.recvfrom(1024)
 62                     print("%s is connecting" % clientsocket.getpeername())
 63                 except (KeyboardInterrupt,SystemExit) as e:
 64                     print(e)
 65                     raise
 66                 if not len(data):
 67                     break
 68                 print("Received message : %s from : %s",(data, addr))
 69 
 70         接受方,
 71             import socket
 72 
 73             S = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)      # UDP
 74             S.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)   # 链接关闭后,端口立即可用
 75             S.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_BROADCAST, 1)   # 广播 broadcast
 76             S.bind((‘‘, 12345))
 77 
 78             while 1:
 79                 try:
 80                     mes, addr = S.recvfrom(8192)
 81                     print("Got message : %s from : %s" % (mes, addr))
 82                     S.sendto("ACK", addr)                             # 回复不是广播
 83                 except (KeyboardInterrupt, SystemExit) as e:
 84                     print(e)
 85                     raise
 86 
 87 通过 poll() 或 select() 实现事件通知,
 88     通常, socket 上的 I/O 是阻塞的, 当一个操作(读/写)未结束,程序会阻塞.
 89     在 nonblocking 模式中, 如果在没有完全准备好的 socket 对象调用 send() 或 recv() 方法
 90     会触发 socket.error 异常. 在这种情况下, 就需要在调用 recv() 之前检查一下儿, socket 上
 91     是不是有可以接受的 data. select() 和 poll() 就是满足检查需求的两个标准工具. 他们可以使
 92     系统在某个 socket 上有事件发生的时候通知程序发生了什么, 从而在程序中进行有针对性的操作.
 93     select() 接口是早起被普遍使用的, 但是在需要同时观察多个 socket 的事件的时候, 会变得很慢.
 94     Windows 系统不支持 poll(), 必须使用 select().
 95 
 96     例子,
 97         poll()
 98             import socket, select
 99             try:
100                 S = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
101             except socket.error as e:
102                 print("Error at creating socket : %s" % e)
103 
104             try:
105                 s.connect(("www.zzyzz.top", 80))
106             except socket.gaierror as e:
107                 print("Address related error : %s" % e)
108             except socket.error as e:
109                 print("Connection error : %s" % e)
110             P = select.poll()
111             P.register(S.fileno(), select.POLLIN | select.POLLERR | select.POLLHUP)
112                 # POLLIN        普通或优先级带数据可读
113                 # POLLERR        发生错误
114                 # POLLHUP        对方描述符挂起
115                 # POLLRDNORM    普通数据可读
116                 # POLLRDBAND    优先级带数据可读
117                 # POLLPRI        高优先级数据可读
118                 # POLLOUT        普通数据可写
119                 # POLLWRNORM    普通数据可写
120                 # POLLWRBAND    优先级带数据可写
121                 # POLLNVAL        描述字不是一个打开的文件
122 
123             while 1:
124                 res = P.poll(100)          # poll 间隔 100 毫秒
125                 if len(res):
126                     if res[0][1] == select.POLLIN:
127                         data = S.recv(1024)
128                         if not len(data):
129                             print("Connection closed")
130                             break
131                         print("Received data : %s" % data)
132                     else:
133                         print("Errors occurred")
134                         break
135 
136         select() 来解决 I/O 阻塞
137              select(rlist, wlist, elist[, timeout])
138                 rlist - ‘读‘ 的文件对象列表
139                 wlist - ‘写‘ 的文件对象列表
140                 elist - ‘错误‘ 的文件对象列表
141                 timeout - 可选参数, 接收浮点类型, 指明超时的时间(秒)
142 
143                 select() 方法的调用返回 3 个tuple, 每一个 tuple 都是一个对象列表, 顺序对应参数顺序.
144 
145                 import socket, select
146                 try:
147                     S = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
148                 except socket.error as e:
149                     print("Error at creating socket : %s" % e)
150 
151                 try:
152                     s.connect(("www.zzyzz.top", 80))
153                 except socket.gaierror as e:
154                     print("Address related error : %s" % e)
155                 except socket.error as e:
156                     print("Connection error : %s" % e)
157 
158                 while 1:
159                     infds, outfds, errfds = select.select([S],[],[S],0.05)
160                     if len(infds):
161                         data = S.recv(1024)
162                         if not len(data):
163                             print("Connection closed")
164                             break
165                         print("Received data : %s" % data)
166                     if len(errfds):
167                         print("Errors occurred")
168                         break