Python Socket编程

Posted 2020-08-28

Python 提供了两个级别访问的网络服务：
1.Socket：低级别的网络服务支持基本的 Socket，它提供了标准的 BSD Sockets API，可以访问底层操作系统Socket接口的全部方法。
2.SocketServer：高级别的网络服务模块 SocketServer， 它提供了服务器中心类，可以简化网络服务器的开发。

今天，我们就来初步了解学习一下Socket模块。

什么是 Socket?
Socket又称"套接字"，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求，使主机间或者一台计算机上的进程间可以通讯，具体的介绍可以查看百度百科。Socket通信过程如下图所示：

socket()函数
Python 中，我们用 socket（）函数来创建套接字，语法格式如下：
socket.socket([family[, type[, proto]]])

参数含义：
family: 套接字家族可以使AF_UNIX或者AF_INET
type: 套接字类型可以根据是面向连接的还是非连接分为SOCK_STREAM或SOCK_DGRAM
protocol: 一般不填默认为0.

socket 调用：

socket类型	描述
socket.AF_UNIX	只能够用于单一的Unix系统进程间通信
socket.AF_INET	服务器之间网络通信
socket.AF_INET6	IPv6
socket.SOCK_STREAM	流式socket , for TCP
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_SEQPACKET	可靠的连续数据包服务
创建TCP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
创建UDP Socket：	s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

Socket 对象(内建)方法

服务器端套接字

s.bind()       绑定地址（host,port）到套接字， 在AF_INET下,以元组（host,port）的形式表示地址。
s.listen()     开始TCP监听。backlog指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少 为1，大部分应用程序设为5就可以了。
s.accept()    被动接受TCP客户端连接,(阻塞式)等待连接的到来

客户端套接字

s.connect()    主动初始化TCP服务器连接，。一般address的格式为元组（hostname,port），如果连接出错，返回socket.error错误。
s.connect_ex()    connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常

公共用途的套接字函数

s.recv()     接收TCP数据，数据以字符串形式返回，bufsize指定要接收的最大数据量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
s.send()     发送TCP数据，将string中的数据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。
s.sendall()    完整发送TCP数据，完整发送TCP数据。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。
s.recvform()    接收UDP数据，与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
s.sendto()    发送UDP数据，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。
s.close()    关闭套接字
s.getpeername()    返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
s.getsockname()    返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
s.setsockopt(level,optname,value)    设置给定套接字选项的值。
s.getsockopt(level,optname[.buflen])    返回套接字选项的值。
s.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connect()）
s.gettimeout()    返回当前超时期的值，单位是秒，如果没有设置超时期，则返回None。
s.fileno()    返回套接字的文件描述符。
s.setblocking(flag)    如果flag为0，则将套接字设为非阻塞模式，否则将套接字设为阻塞模式（默认值）。非阻塞模式下，如果调用recv()没有发现任何数据，或send()调用无法立即发送数据，那么将引起socket.error异常。
s.makefile()    创建一个与该套接字相关连的文件

实例一：

服务器端：

  socket_server.py

#coding:utf-8

from socket import *
from multiprocessing import Process

myHost=‘127.0.0.1‘
myPort = 50007

socket_obj = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
socket_obj.bind((myHost,myPort))
socket_obj.listen(5)  #5指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。

while True:
    connect,address = socket_obj.accept()
    print ‘Server connected by: %s‘ % address
    while True:
        data = connect.recv(1024)
        if not data:
            break
        connect.sendall(data)

    connect.close()

客户端：

  socket_client.py

from socket import *
import sys,time


serverHost=‘127.0.0.1‘
serverPort=50007

socket_obj = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
socket_obj.connect((serverHost,serverPort))

while True:
    message=‘This is socket test!‘
    socket_obj.send(message)
    data = socket_obj.recv(1024)
    time.sleep(2)
    print ‘client received:%s‘ % data
socket_obj.close()

分别运行服务器端和客户端，运行结果如下：

[[email protected] ~]# python socket_server.py
Server connected by:  (‘127.0.0.1‘, 53241)

[[email protected] ~]# python socket_client.py 
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!

从执行结果可以看出，客户端每隔2秒会向服务器端发送一条消息"This is socket test!",服务器收到消息后回复给客户端。

我们在做一个实验：同时启动两个客户端，你会发现什么现象呢？你会看到第一个客户端有返回数据，而第二个客户端没有返回数据。这是因为目前只能有一个客户端通过socket与服务端进行通信，第二工人客户端处于阻塞状态。当你终止第一个客户端的时候，第二个客户端就可以接收到数据了。

那么如何解决这个问题呢？需要socket server利用多想线程的方式处理客户端的请求和通信。python 多线程模块可以使用Threading ，multiprocessing等来进行实现。

实例二：多线程socket服务器(multiprocessing)多线程

服务器端：

#!/usr/bin/python
#coding:utf-8

from socket import *
from multiprocessing import Process

myHost=‘127.0.0.1‘
myPort = 50007

socket_obj = socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
socket_obj.bind((myHost,myPort))
socket_obj.listen(5)  #5指定在拒绝连接之前，操作系统可以挂起的最大连接数量。该值至少为1，大部分应用程序设为5就可以了。



def socketServer(socket_obj):
    while True:
        connect,address = socket_obj.accept()
        print ‘Server connected by: ‘ ,address
        while True:
            data = connect.recv(1024)
            if not data:
                break
            connect.sendall(data)

        connect.close()


if __name__ == ‘__main__‘:
    jobs = []
    client_num = 8
    for client in range(client_num):
        p = Process(target=socketServer,args=(socket_obj,))
        jobs.append(p)
        p.start()

客户端的代码不做任何修改，测试如下：

[[email protected] ~]# python socket_server.py
Server connected by:  (‘127.0.0.1‘, 53241)
Server connected by:  (‘127.0.0.1‘, 53242)


[[email protected] ~]# python socket_client.py 
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!

[[email protected] ~]# python socket_client.py 
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!
client received: This is socket test!


[[email protected] ~]# ps -ef|grep client
root     18204 16692  0 17:11 pts/2    00:00:00 python socket_client.py
root     18205 16762  0 17:11 pts/3    00:00:00 python socket_client.py
root     18208 16911  0 17:11 pts/4    00:00:00 grep client

服务器端生成了8个线程等待客户端进行连接，如果客户端的个数超过8个，则会出现阻塞。

本文出自 “奔跑的蜗牛” 博客，请务必保留此出处http://441274636.blog.51cto.com/5054639/1893444