《Python》网络编程之客户端/服务端框架套接字（socket）初使用

Posted 2021-01-06 酒醉人醒

一、软件开发的机构

我们了解的涉及到两个程序之间通讯的应用大致可以分为两种：

第一种是应用类：QQ、微信、网盘等这一类是属于需要安装的桌面应用

第二种是web类：比如百度、知乎、博客园等使用浏览器访问就可以直接使用的应用

这些应用的本质其实都是两个程序之间的通讯，而这两个分类又对应了两个软件开发的架构

1、C/S架构

C/S即：Client与Server，中卫意思：客户端与服务器端架构，这种架构也是从用户层面（也可以是物理层面）来划分的。

这里的客户端一般泛指客户端应用程序EXE，程序需要先安装后，才能运行在用户的电脑上，对用户的电脑操作系统环境依赖较大。　

2、B/S架构

B/S即：Browser与Server,中文意思：浏览器端与服务器端架构，这种架构是从用户层面来划分的。

Browser浏览器，其实也是一种Client客户端，只是这个客户端不需要大家去安装什么应用程序，只需在浏览器上通过HTTP请求服务器端相关的资源（网页资源），客户端Browser浏览器就能进行增删改查。

 

二、套接字（socket）

1、socket层

2、理解socket

Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。

其实站在你的角度上看，socket就是一个模块。我们通过调用模块中已经实现的方法建立两个进程之间的连接和通信。
也有人将socket说成ip+port，因为ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序。
所以我们只要确立了ip和port就能找到一个应用程序，并且使用socket模块来与之通信。

 

3、发展史：

套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。 

基于文件类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_UNIX

unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信

基于网络类型的套接字家族

套接字家族的名字：AF_INET

(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)

4、tcp协议和udp协议

TCP（Transmission Control Protocol）可靠的、面向连接的协议（eg:打电话）、传输效率低全双工通信（发送缓存&接收缓存）、面向字节流。使用TCP的应用：Web浏览器；电子邮件、文件传输程序。

UDP（User Datagram Protocol）不可靠的、无连接的服务，传输效率高（发送前时延小），一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文，尽最大努力服务，无拥塞控制。使用UDP的应用：域名系统 (DNS)；视频流；IP语音(VoIP)。

三、套接字（socket）初使用

1、基于TCP协议的socket

　　tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端

1、1 普通使用：

　　server端

import socket

sk = socket.socket()              # 创建服务端套接字
sk.bind((\'127.0.0.1\', 9000))      # 把地址绑定到套接字
sk.listen()                       # 监听链接
conn, addr = sk.accept()          # 接收客户端链接
ret = conn.recv(1024)             # 接收客户端信息（1024个字节，可改）
print(ret.decode(\'utf-8\'))        # 打印接收的信息
conn.send(\'你好\'.encode(\'utf-8\'))  # 向客户端发送信息
conn.close()                      # 关闭客户端套接字
sk.close()                        # 关闭服务器套接字（可选）

　　client端

import socket

sk = socket.socket()             # 创建客户端套接字
sk.connect((\'127.0.0.1\', 9000))  # 尝试链接服务器
sk.send(\'不好\'.encode(\'utf-8\'))   # 向服务端发送信息
ret = sk.recv(1024)              # 接收服务端的信息
print(ret.decode(\'utf-8\'))       # 打印接收的内容
sk.close()                       # 关闭客户端套接字

1、2 传输文件：

　　server端

import socket
sk = socket.socket()
sk.bind((\'127.0.0.1\', 9000))
sk.listen()
conn, addr = sk.accept()
filename = conn.recv(1024)      # 接收文件名
with open(filename, \'wb\') as f:
    content = conn.recv(40960)  # 接收文件信息
    f.write(content)            # 把信息写入文件
f.close()
conn.close()
sk.close()　

　　client端

import time
import socket
sk = socket.socket()
sk.connect((\'127.0.0.1\', 9000))
sk.send(\'move_info7.txt\'.encode(\'utf-8\'))   # 先传文件名
time.sleep(0.1)     　　 # 防止黏包
with open(r\'D:\\python\\day28\\move_info7\', \'rb\') as f:
    content = f.read()  # 文件全部读取
    sk.send(content)    # 传输给服务端
f.close()
sk.close()

1、3 问题：在重启服务端时可能会遇到

　　解决方法：

#加入一条socket配置，重用ip和端口
import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 就是它，在bind前加
sk.bind((\'127.0.0.1\', 9000))  　　# 把地址绑定到套接字
sk.listen()          　　　　　　　# 监听链接
conn,addr = sk.accept() 　　　　　 # 接受客户端链接
ret = conn.recv(1024)   　　　　　 # 接收客户端信息
print(ret.decode(\'utf-8\'))        # 打印客户端信息
conn.send(\'你好\'.encode(\'utf-8\')) # 向客户端发送信息
conn.close()       　　  　　　　　 # 关闭客户端套接字
sk.close()        　　　 　　　　　 # 关闭服务器套接字(可选)

2、基于UDP协议的socket

　　udp是无链接的，启动服务之后可以直接接收消息，不需要提前建立链接

　　server端

import socket

udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)  # 创建一个服务器的套接字
udp_sk.bind((\'127.0.0.1\', 9000))     # 绑定服务器的套接字
msg, addr = udp_sk.recvfrom(1024)    # 先接收消息
udp_sk.sendto(\'你好\'.encode(\'utf-8\'), addr)   # 给客户端发送消息
print(msg.decode(\'utf-8\'), addr)
udp_sk.close()                  # 关闭服务器套接字

　　client端

import socket

udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)      # 创建一个客户端套接字
udp_sk.sendto(\'不好\'.encode(\'utf-8\'), (\'127.0.0.1\', 9000))    # 给服务端发送消息
msg, addr = udp_sk.recvfrom(1024)   # 接收服务端的消息
print(msg.decode(\'utf-8\'), addr)

3、socket参数的详解

socket.socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto=0,fileno=None)

创建socket对象的参数说明：

family	地址系列应为AF_INET(默认值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域实际上是使用本地 socket 文件来通信）
type	套接字类型应为SOCK_STREAM(默认值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其他SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基于TCP的，有保障的（即能保证数据正确传送到对方）面向连接的SOCKET，多用于资料传送。  SOCK_DGRAM 是基于UDP的，无保障的面向消息的socket，多用于在网络上发广播信息。
proto	协议号通常为零,可以省略,或者在地址族为AF_CAN的情况下,协议应为CAN_RAW或CAN_BCM之一。
fileno	如果指定了fileno,则其他参数将被忽略,导致带有指定文件描述符的套接字返回。 与socket.fromfd()不同,fileno将返回相同的套接字,而不是重复的。 这可能有助于使用socket.close()关闭一个独立的插座。