服务器之间借助Socket通信

Posted 2020-06-21 好时光

    正在完成一个并行仿真优化系统，系统流程大致上是如此的：用户在网页端提交需要进行R&S的系统候选集（以及各种参数设置）给主实体服务器，主实体服务器借助Tornado框架处理请求报文，然后借助Socket将系统候选集提交给虚拟机集群的主节点（集群一共16台Linux虚拟机），虚拟机集群在计算的同时，用户还会不断和主实体服务器交互，因此主实体服务器需要随时从主节点获取系统状态，反馈给用户。

    关于socket，尽管很早上操作系统、计算机网络等等课程的时候就知道了，但一直没有真正的机会运用，现在先来了解一下它。

 

TCP/IP Socket

如果使用TCP协议来传递数据，客户端和服务器端需要分别经过以下步骤：

server: 创建socket对象 - bind（绑定socket到指定地址和端口） - listen（在绑定的端口监听来自客户端的连接） - accept（接受客户端的连接请求） - recv（接收发来的数据）- close（关闭此次连接)
client: 创建socket对象 - connect（由内核分配一个端口发出服务器连接请求）- send（发送数据）- close（关闭此次连接）

详细步骤为：

python 编写server的步骤：

第一步是创建socket对象。调用socket构造函数。如：
sock = socket.socket( family, type )
family参数代表地址家族，可为AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址，AF_UNIX家族用于同一台机器上的进程间通信。
type参数代表套接字类型，可为SOCK_STREAM(流套接字，实现TCP)和SOCK_DGRAM(数据报套接字，用于实现UDP)。

第二步是将socket绑定到指定地址。这是通过socket对象的bind方法来实现的：
sock.bind( address )
由AF_INET所创建的套接字，address地址必须是一个双元素元组，格式是(host,port)。host代表主机，port代表端口号。如果端口号正在使用、主机名不正确或端口已被保留，bind方法将引发socket.error异常。

第三步是使用socket套接字的listen方法接收连接请求。

sock.listen( backlog )

backlog指定最多允许多少个客户连接到服务器。它的值至少为0。收到连接请求后，这些连接请求需要排队，tcp的server尽管可以同时接受n个客服端连接，但只能和第一个连接的客服端互相通信，当第一个tcp连接的客户端关闭后才能和第二个连接申请的客户端通信，即后边的被阻塞了，一次只能和一个tcp客户端进行通信。

第四步是服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接。
connection, address = socke.accept()
调用accept方法时，socket会时入“waiting”状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept方法返回一个含有两个元素的元组(connection,address)。第一个元素connection是新的socket对象，服务器必须通过它与客户通信；第二个元素 address是客户的Internet地址。

第五步是处理阶段，服务器和客户端通过send和recv方法通信(传输数据)。例如服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv 时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv方法在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区删除(以及自上次调用recv以来，客户可能发送的其它任何数据)。
传输结束，服务器调用socket的close方法关闭连接。

if __name__ == ‘__main__‘:  
    import socket  
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
    sock.bind((‘localhost‘, 8001))  
    sock.listen(5)  
    while True:  
        connection,address = sock.accept()  
        try:  
            connection.settimeout(5)  
            buf = connection.recv(1024)  
            if buf == ‘1‘:  
                connection.send(‘welcome to server!‘)  
            else:  
                connection.send(‘please go out!‘)  
        except socket.timeout:  
            print ‘time out‘  
        connection.close()  

编写client步骤

创建一个socket以连接服务器：sock = socket.socket( family, type )

使用socket的connect方法连接服务器。对于AF_INET家族,连接格式如下：

socket.connect( (host,port) )
host代表服务器主机名或IP，port代表服务器进程所绑定的端口号。如连接成功，客户就可通过套接字与服务器通信，如果连接失败，会引发socket.error异常。
处理阶段，客户和服务器将通过send方法和recv方法通信。
传输结束，客户通过调用socket的close方法关闭连接。

if __name__ == ‘__main__‘:  
    import socket  
    sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  
    sock.connect((‘localhost‘, 8001))  
    import time  
    time.sleep(2)  
    sock.send(‘1‘)  
    print sock.recv(1024)  
    sock.close()