socket

Posted 2020-07-27 风雨中奔跑

socket通常也称作"套接字"，用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，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。

socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）

socket和file的区别：

• file模块是针对某个指定文件进行【打开】【读写】【关闭】
• socket模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】

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

import socket

ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)

sk = socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

while True:
    print \'server waiting...\'
    conn,addr = sk.accept()

    client_data = conn.recv(1024)
    print client_data
    conn.sendall(\'不要回答,不要回答,不要回答\')

    conn.close()

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#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)

sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)

sk.sendall(\'请求占领地球\')

server_reply = sk.recv(1024)
print server_reply

sk.close()
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WEB服务应用：

#!/usr/bin/env python
#coding:utf-8
import socket
 
def handle_request(client):
    buf = client.recv(1024)
    client.send("HTTP/1.1 200 OK\\r\\n\\r\\n")
    client.send("Hello, World")
 
def main():
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
    sock.bind((\'localhost\',8080))
    sock.listen(5)
 
    while True:
        connection, address = sock.accept()
        handle_request(connection)
        connection.close()
 
if __name__ == \'__main__\':
  main()

更多功能

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

参数一：地址簇

　　socket.AF_INET IPv4（默认）
　　socket.AF_INET6 IPv6

　　socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信

参数二：类型

　　socket.SOCK_STREAM　　流式socket , for TCP （默认）
　　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_RDM 是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
　　socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务

参数三：协议

　　0　　（默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议

import socket
ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
sk.bind(ip_port)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print data




import socket
ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
while True:
    inp = raw_input(\'数据：\').strip()
    if inp == \'exit\':
        break
    sk.sendto(inp,ip_port)

sk.close()

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sk.bind(address)

　　s.bind(address) 将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。

sk.listen(backlog)

　　开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。

      backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5
      这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列

sk.setblocking(bool)

　　是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。

sk.accept()

　　接受连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。

　　接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来

sk.connect(address)

　　连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。

sk.connect_ex(address)

　　同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061

sk.close()

　　关闭套接字

sk.recv(bufsize[,flag])

　　接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。

sk.recvfrom(bufsize[.flag])

　　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。

sk.send(string[,flag])

　　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。即：可能未将指定内容全部发送。

sk.sendall(string[,flag])

　　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。

      内部通过递归调用send，将所有内容发送出去。

sk.sendto(string[,flag],address)

　　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。该函数主要用于UDP协议。

sk.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 client 连接最多等待5s ）

sk.getpeername()

　　返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。

sk.getsockname()

　　返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)

sk.fileno()

　　套接字的文件描述符

import socket
ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)
sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
sk.bind(ip_port)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print data




import socket
ip_port = (\'127.0.0.1\',9999)

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM,0)
while True:
    inp = raw_input(\'数据：\').strip()
    if inp == \'exit\':
        break
    sk.sendto(inp,ip_port)

sk.close()

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实例：智能机器人

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


import socket

ip_port = (\'127.0.0.1\',8888)
sk = socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

while True:
    conn,address =  sk.accept()
    conn.sendall(\'欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.\')
    Flag = True
    while Flag:
        data = conn.recv(1024)
        if data == \'exit\':
            Flag = False
        elif data == \'0\':
            conn.sendall(\'通过可能会被录音.balabala一大推\')
        else:
            conn.sendall(\'请重新输入.\')
    conn.close()

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

import socket


ip_port = (\'127.0.0.1\',8005)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print \'receive:\',data
    inp = raw_input(\'please input:\')
    sk.sendall(inp)
    if inp == \'exit\':
        break

sk.close()

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Python

Python中有一个select模块，其中提供了：select、poll、epoll三个方法，分别调用系统的 select，poll，epoll 从而实现IO多路复用。

Windows Python：
    提供： select
Mac Python：
    提供： select
Linux Python：
    提供： select、poll、epoll

注意：网络操作、文件操作、终端操作等均属于IO操作，对于windows只支持Socket操作，其他系统支持其他IO操作，但是无法检测 普通文件操作 自动上次读取是否已经变化。

对于select方法：

句柄列表11, 句柄列表22, 句柄列表33 = select.select(句柄序列1, 句柄序列2, 句柄序列3, 超时时间)
 
参数： 可接受四个参数（前三个必须）
返回值：三个列表
 
select方法用来监视文件句柄，如果句柄发生变化，则获取该句柄。
1、当 参数1 序列中的句柄发生可读时（accetp和read），则获取发生变化的句柄并添加到 返回值1 序列中
2、当 参数2 序列中含有句柄时，则将该序列中所有的句柄添加到 返回值2 序列中
3、当 参数3 序列中的句柄发生错误时，则将该发生错误的句柄添加到 返回值3 序列中
4、当 超时时间 未设置，则select会一直阻塞，直到监听的句柄发生变化
   当 超时时间 ＝ 1时，那么如果监听的句柄均无任何变化，则select会阻塞 1 秒，之后返回三个空列表，如果监听的句柄有变化，则直接执行

复制代码
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import select
import threading
import sys

while True:
    readable, writeable, error = select.select([sys.stdin,],[],[],1)
    if sys.stdin in readable:
        print \'select get stdin\',sys.stdin.readline()
复制代码

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

import socket
import select

sk1 = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sk1.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
sk1.bind((\'127.0.0.1\',8002))
sk1.listen(5)
sk1.setblocking(0)

inputs = [sk1,]

while True:
    readable_list, writeable_list, error_list = select.select(inputs, [], inputs, 1)
    for r in readable_list:
        # 当客户端第一次连接服务端时
        if sk1 == r:
            print \'accept\'
            request, address = r.accept()
            request.setblocking(0)
            inputs.append(request)
        # 当客户端连接上服务端之后，再次发送数据时
        else:
            received = r.recv(1024)
            # 当正常接收客户端发送的数据时
            if received:
                print \'received data:\', received
            # 当客户端关闭程序时
            else:
                inputs.remove(r)

sk1.close()

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复制代码
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket

ip_port = (\'127.0.0.1\',8002)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)

while True:
    inp = raw_input(\'please input:\')
    sk.sendall(inp)
sk.close()

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此处的Socket服务端相比与原生的Socket，他支持当某一个请求不再发送数据时，服务器端不会等待而是可以去处理其他请求的数据。但是，如果每个请求的耗时比较长时，select版本的服务器端也无法完成同时操作。

ThreadingTCPServer

ThreadingTCPServer实现的Soket服务器内部会为每个client创建一个 “线程”，该线程用来和客户端进行交互。

1、ThreadingTCPServer基础

使用ThreadingTCPServer:

• 创建一个继承自 SocketServer.BaseRequestHandler 的类
• 类中必须定义一个名称为 handle 的方法
• 启动ThreadingTCPServer

复制代码
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import SocketServer

class MyServer(SocketServer.BaseRequestHandler):

    def handle(self):
        # print self.request,self.client_address,self.server
        conn = self.request
        conn.sendall(\'欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.\')
        Flag = True
        while Flag:
            data = conn.recv(1024)
            if data == \'exit\':
                Flag = False
            elif data == \'0\':
                conn.sendall(\'通过可能会被录音.balabala一大推\')
            else:
                conn.sendall(\'请重新输入.\')


if __name__ == \'__main__\':
    server = SocketServer.ThreadingTCPServer((\'127.0.0.1\',8009),MyServer)
    server.serve_forever()

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复制代码
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-

import socket


ip_port = (\'127.0.0.1\',8009)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print \'receive:\',data
    inp = raw_input(\'please input:\')
    sk.sendall(inp)
    if inp == \'exit\':
        break

sk.close()

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import socket
import threading
import select


def process(request, client_address):
    print request,client_address
    conn = request
    conn.sendall(\'欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.\')
    flag = True
    while flag:
        data = conn.recv(1024)
        if data == \'exit\':
            flag = False
        elif data == \'0\':
            conn.sendall(\'通过可能会被录音.balabala一大推\')
        else:
            conn.sendall(\'请重新输入.\')

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sk.bind((\'127.0.0.1\',8002))
sk.listen(5)

while True:
    r, w, e = select.select([sk,],[],[],1)
    print \'looping\'
    if sk in r:
        print \'get request\'
        request, client_address = sk.accept()
        t = threading.Thread(target=process, args=(request, client_address))
        t.daemon = False
        t.start()

sk.close()

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如精简代码可以看出，SocketServer的ThreadingTCPServer之所以可以同时处理请求得益于 select 和 Threading 两个东西，其实本质上就是在服务器端为每一个客户端创建一个线程，当前线程用来处理对应客户端的请求，所以，可以支持同时n个客户端链接（长连接）。