socket编程
Python 提供了两个级别访问的网络服务。
- 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。
- 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。
Socket是什么 ?
- 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。
socket()函数
- Python 中,我们用 socket()函数来创建套接字,语法格式如下:
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import socket socket.socket([family[, type [, proto]]]) |
- 参数
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TCP(面向连接)的还是UDP(非连接)分为SOCK_STREAM
或SOCK_DGRAM
protocol: 一般不填默认为0.
import socket socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填,默认值为 0。 获取tcp/ip套接字 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 获取udp/ip套接字 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了\'from module import *\'语句。使用 \'from socket import *\',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
- 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 |
辣么,现在可以搭建一个简单的服务端与客户端之间的通信
基于TCP的套接字
服务端
我们使用 socket 模块的 socket 函数来创建一个 socket 对象。socket 对象可以通过调用其他函数来设置一个 socket 服务。
现在我们可以通过调用 bind(hostname, port) 函数来指定服务的 port(端口)。
接着,我们调用 socket 对象的 accept 方法。该方法等待客户端的连接,并返回 connection 对象,表示已连接到客户端。
#!/usr/bin/python3 # 文件名:server.py # 导入 socket模块 import socket # 创建 socket 对象 serversocket = socket.socket( socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 获取本地主机名 host = socket.gethostname() port = 8080 # 绑定端口 serversocket.bind((host, port)) # 设置最大连接数,超过后排队 serversocket.listen(5) while True: # 建立客户端连接 clientsocket,addr = serversocket.accept() print("连接地址: %s" % str(addr)) msg=\'welcome to JinCheng!\'+ "\\r\\n" clientsocket.send(msg.encode(\'utf-8\')) clientsocket.close()
客户端
接下来我们写一个简单的客户端实例连接到以上创建的服务。
socket.connect(hosname, port ) 方法打开一个 TCP 连接到主机为 hostname 端口为 port 的服务商。连接后我们就可以从服务端后期数据,记住,操作完成后需要关闭连接。
#!/usr/bin/python3
# 文件名:client.py
# 导入 socket模块 import socket # 创建 socket 对象 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 获取本地主机名 host = socket.gethostname() # 设置端口好 port = 8080 # 连接服务,指定主机和端口 s.connect((host, port)) # 接收小于 1024 字节的数据 msg = s.recv(1024) s.close() print (msg.decode(\'utf-8\'))
上面的服务端与客户端实现了"自己"与"自己"之间的简单通信
辣么,基于上述也可以实现一种模拟现实"打电话"的通信
服务端
我们想实现打电话的通信,首先服务端要不断接受连接,然后循环通信,实现一种交互式的收发,通信完毕后只关闭链接,服务器能够继续接收下一次链接
import socket ip_port = ("127.0.0.1",8080)# 电话卡 back_log = 5 buffer_size = 1024 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#买手机 s.bind(ip_port) #手机插卡 s.listen(back_log)#手机待机 while True: #新增接收链接循环,可以不停的接电话 conn,address = s.accept()#手机接电话 # print(conn) print(\'接到来自%s的电话\' %address) while True:#新增通信循环,可以不断的通信,收发消息 try: #新增捕捉异常的,如果不加,那么正在链接的客户端突然断开,recv便不再阻塞,死循环发生 ret = str(conn.recv(buffer_size),encoding="utf-8") print("from>>> " ,ret) #收到来自于客户端的消息 nr = input(">>>") #交互式发送,发给客户端消息 conn.sendall(bytes(nr, encoding="utf-8")) except Exception: break #conn.close() #挂电话(可选) #s.close() #手机关机(可选)
客户端
import socket ip_port = ("127.0.0.1",8080) buffer_size = 1024 s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)# 买手机 s.connect(ip_port) # 拨电话 while True: # 新增通信循环,客户端可以不断发收消息 nr = input(">>>").strip() # if not nr:continue # 如果输入为空,则返回循环 s.sendall(bytes(nr, encoding="utf-8"))# 发消息,说话(只能发送字节类型) res = s.recv(buffer_size) # 收消息,听话 print("来自远方的消息",str(res, encoding="utf-8")) #s.close() # 挂电话(可选)
基于上次例子可能会遇到一些问题:
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址(如果不懂,请深入研究1.tcp三次握手,四次挥手 2.syn洪水攻击 3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法)
解决方案:
#加入一条socket配置,重用ip和端口 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加 phone.bind((\'127.0.0.1\',8080)) #此条可以解决上述的问题
发现系统存在大量TIME_WAIT状态的连接,通过调整linux内核参数解决, vi /etc/sysctl.conf 编辑文件,加入以下内容: net.ipv4.tcp_syncookies = 1 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 表示开启SYN Cookies。当出现SYN等待队列溢出时,启用cookies来处理,可防范少量SYN攻击,默认为0,表示关闭; net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 表示开启重用。允许将TIME-WAIT sockets重新用于新的TCP连接,默认为0,表示关闭; net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 表示开启TCP连接中TIME-WAIT sockets的快速回收,默认为0,表示关闭。 net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间 # 看不懂略过,我也看不懂
注:如果有俩个客户端访问服务端,则优先处理第一个访问的客户端,另外一个则被放在连接池中等待。当第一个客户端强行终止与服务端的连接,服务端触发异常,新增一个捕捉异常的功能,可以将后面的连接池中的客户端再次建立通信连接。
辣么,基于上述也可以模拟实现TCP远程执行命令
# 基于tcp协议实现的远程连接命令工作 from socket import * import subprocess ip_port = ("127.0.0.1",8080) back_log = 5 buffer_size = 1024 tcp_server = socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_server.bind(ip_port) tcp_server.listen(back_log) while True: conn,addr = tcp_server.accept() print("客户端连接",addr) while True: try: cmd = conn.recv(buffer_size) if not cmd:break print("收到客户端的命令是:",cmd) res = subprocess.Popen(cmd.decode("utf-8"),shell=True, stderr=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE) err = res.stderr.read() if err: cmd_res = err else: cmd_res = res.stdout.read() if not cmd_res: cmd_res = "命令执行OK".encode("gbk") conn.send(cmd_res) except以上是关于Python之路(十六):网络编程(中)的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章