Socket网络编程详解

Socket 简介

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模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】

建立一个socket必须至少有2端， 一个服务端，一个客户端， 服务端被动等待并接收请求，客户端主动发起请求， 连接建立之后，双方可以互发数据。

Socket  参数

socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0)  # socket 模块中，socket 类. 

def __init__(self, family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None):  # socket 类构造函数

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  #for tcp

  socket.SOCK_DGRAM   #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。

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

Socket 实例参数介绍

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sk.bind(address) 必会   　　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) 必会   　　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 ) 必会   　　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() 必会   　　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) 必会   　　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() 必会   　　关闭套接字   sk.recv(bufsize[,flag]) 必会   　　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]) 必会   　　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]) 必会   　　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) 必会   　　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()  必会   　　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   socket.sendfile( file , offset = 0 , count = None )         发送文件 ，但目前多数情况下并无什么卵用。

 Socket 示例

1.  发送一次数据，返回一次数据，然后断开连接。

server

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__author__  =  "bushaoxun" import  socket server  =  socket.socket()  # 初始化一个实例 server.bind(( "localhost" , 1234 ))  # 绑定监听的端口 server.listen()  # 监听 print ( "准备通信" ) conn,address  =  server.accept()  # 等待接收信息 # conn 客户端连接过来服务器端生成的一个连接实例，address 是客户端的地址的端口 print (conn,address) data  =  conn.recv( 2048 ) print (data) conn.send(data.upper()) server.close() # 执行结果 准备通信 <socket.socket fd = 112 , family = AddressFamily.AF_INET,  type = SocketKind.SOCK_STREAM, proto = 0 , laddr = ( '127.0.0.1' ,  1234 ), raddr = ( '127.0.0.1' ,  54221 )> ( '127.0.0.1' ,  54221 ) b 'I am a pure man\xef\xbc\x8c\xe5\xbf\x85\xe9\xa1\xbb\xe7\x9a\x84'

client

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import  socket client  =  socket.socket()  # 声明socket类型，同时生成socket连接对象.  socket()是模块中的类 client.connect(( "localhost" , 1234 )) client.send( "I am a pure man，必须的" .encode( "utf-8" )) data  =  client.recv( 2048 ) print (data.decode( "utf-8" )) # 执行结果 I AM A PURE MAN，必须的

2.服务器端只能和单个客户端进行通信，可以进行多次发送多次返回。新连接的客户端只能等待，上一个客户断开，新的客户才能连接

server

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import  socket,os server  =  socket.socket()  # 初始化一个 socket 实例 server.bind(( "localhost" , 1234 ))  # 绑定 IP 地址 server.listen()  # 启动监听 while  True :      print ( "准备执行命令" )      conn,address  =  server.accept()   # 等待接收信息      # conn就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例.只有客户端连接后才会生成      print (conn, address)      while  True :          print ( "接受命令" )          command  =  conn.recv( 2048 )  # 接收命令          if  not  command:              print ( "客户端已经断开" )              break          print ( "执行以下命令" )          print (command.decode( "utf-8" ))          data  =  os.popen(command.decode( "utf-8" )).read()  # 执行接受的命令，并且读到内存对象。注意 popen 返回一个文件描述符对象          if  len (data)  = =  0 :              data  =  "没有这个命令"          conn.sendall(data.encode( "utf-8" )) server.close()

client

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import  socket client  =  socket.socket()   # 声明socket类型，同时生成socket连接对象.  socket()是模块中的类 client.connect(( "localhost" ,  1234 )) while  True :      msg  =  input ( ">>:" ).strip()      if  len (msg)  = =  0 :          continue      client.send(msg.encode( "utf-8" ))      data  =  client.recv( 8192 )      print (data.decode( "utf-8" )) client.close()

Socket 粘包

Socket 实现简单的 ssh 服务端和客户端.

1.循环接收服务端发送的数据，确保一次性完全接收

server

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import  socket,os server  =  socket.socket() # 初始化一个 socket 实例 server.bind(( "localhost" , 5210 )) server.listen()  # 启动监听   while  True :      print ( "等待客户端连接" )      conn,address  =  server.accept()  # 返回一个元组，两个值。 等待客户端连接      # conn 客户端连接后生成的一个实例. address 是客户端的 ip 和端口      print ( "准备接受执行的命令" )      while  True :          command  =  conn.recv( 2048 )          if  not  command:              print ( "客户端已经断开" )              break          result  =  os.popen(command.decode( "utf-8" )).read()  # popen 方法返回一个文件描述符对象          #print(result)          if  len (result.encode( "utf-8" ))  = =  0 :              result  =  "命令不正确或者缺少参数"          send_size  =  len (result.encode( "utf-8" ))   # 发送将要返回的字符串长度          print (send_size)            conn.send( str (send_size).encode( "utf-8" ))          conn.send(result.encode( "utf-8" ))   server.close()

client

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import  socket client  =  socket.socket()  # 初始化一个客户端实例 client.connect(( "localhost" , 5210 ))  # 连接客户端 while  True :      command  =  input ( "请输入命令: " ).strip()  # strip() 去除字符串两端的空格      if  len (command)  = =  0 :          continue      client.send(command.encode( "utf-8" ))      result_size  =  int (client.recv( 1024 ).decode( "utf-8" ))   # 字符段的长度      print ()      receive_size  =  0      receive_data  =  b""      #print(result_size)      while  receive_size < result_size:   # 当接收到长度小于需要需要接收的长度时，循环接受数据          data  =  client.recv( 1024 )          receive_size  + =  len (data)          receive_data  + =  data      else :          print ( "receive_size" ,receive_size, "\n"  "result_size" ,result_size)          print (receive_data.decode( "utf-8" ))   client.close()

2.粘包问题

服务器端调用send时，数据其实并没有立刻被发送给客户端，而是放到了系统的socket发送缓冲区里，等缓冲区满了、或者数据等待超时了，数据才会被send到客户端，这样就把好几次的小数据拼成一个大数据，统一发送到客户端了，这么做的目地是为了提高io利用效率，一次性发送总比连发好几次效率高嘛。 但也带来一个问题，就是“粘包”，即2次或多次的数据粘在了一起统一发送

修复粘包问题的方法

1. time.sleep(0.5)，让服务器程序sleep 至少0.5就会造成缓冲区超时

2.调用 conn.recv(1024), 由于recv在接收不到数据时是阻塞的，这样就会造成，服务器端接收不到客户端的响应，就不会执行后面的conn.sendall(命令结果)的指令，收到客户端响应后，再发送命令结果时，缓冲区就已经被清空了，因为上一次的数据已经被强制发到客户端了。

代码实现

server

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import  socket,os server  =  socket.socket() # 初始化一个 socket 实例 server.bind(( "localhost" , 5210 )) server.listen()  # 启动监听   while  True :      print ( "等待客户端连接" )      conn,address  =  server.accept()  # 返回一个元组，两个值。 等待客户端连接      # conn 客户端连接后生成的一个实例. address 是客户端的 ip 和端口      print ( "准备接受执行的命令" )      while  True :          command  =  conn.recv( 2048 )          if  not  command:              print ( "客户端已经断开" )              break          result  =  os.popen(command.decode( "utf-8" )).read()  # popen 方法返回一个文件描述符对象          #print(result)          if  len (result.encode( "utf-8" ))  = =  0 :              result  =  "命令不正确或者缺少参数"          send_size  =  len (result.encode( "utf-8" ))   # 发送将要返回的字符串长度          print (send_size)            conn.send( str (send_size).encode( "utf-8" ))          conn.recv( 1024 )   #<strong> 接收客户端响应</strong>          conn.send(result.encode( "utf-8" ))   server.close()

 client

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import  socket client  =  socket.socket()  # 初始化一个客户端实例 client.connect(( "localhost" , 5210 ))  # 连接客户端 while  True :      command  =  input ( "请输入命令: " ).strip()  # strip() 去除字符串两端的空格      if  len (command)  = =  0 :          continue      client.send(command.encode( "utf-8" ))      result_size  =  int (client.recv( 1024 ).decode( "utf-8" ))   # 字符段的长度      client.send(b "hello,world" )  # 发送响应给服务器端      print ()      receive_size  =  0      receive_data  =  b""      #print(result_size)      while  receive_size < result_size:   # 当接收到长度小于需要需要接收的长度时，循环接受数据          data  =  client.recv( 1024 )          receive_size  + =  len (data)          receive_data  + =  data      else :          print ( "receive_size" ,receive_size, "\n"  "result_size" ,result_size)          print (receive_data.decode( "utf-8" ))   client.close()

SocketServer

socketserver 的类型

1. class socketserver.TCPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)
2. class socketserver.UDPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)
3. class socketserver.UnixStreamServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)
4. class socketserver.UnixDatagramServer(server_address, RequestHandlerClass,bind_and_activate=True)

如何创建一个socketserver

1. 首先，创建一个请求控制类，这个类继承 BaseRequestHandler,然后重构这个类的方法 handle(),  handle() 方法处理客户端传进来的请求
2. 实例化socketserver 模块的类，类有上面列举的四种类型，然后传入服务器的地址和步骤一创建的请求控制类
3. 调用实例化后类的handle_request()  或 serve_forever()， 处理一个或多个请求
4. 最后，调用 server_close 关闭 socket

socketserver 实现简单的命令交互

server

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import  socketserver,os class  Tcphandler(socketserver.BaseRequestHandler):      def  handle( self ):  # 服务器端要执行的操作全部写在函数里          while  True :               try :                   self .data  =  self .request.recv( 1024 ).strip()                   print ( self .client_address)                   print ( self .data)                   self .result  =  os.popen( self .data.decode( "utf-8" )).read()                   if  len ( self .result)  = =  0 :                       self .result  =  "命令或者参数不正确，请重新输入"                   send_size  =  len ( self .result.encode( "utf-8" ))                   self .request.send( str (send_size).encode( "utf-8" ))                   self .request.recv( 1024 )                   self .request.sendall( self .result.encode( "utf-8" ))               except  ConnectionResetError as e:                   print (e)                   break     if  __name__  = =  "__main__" :      HOST,PORT  =  "localhost" , 5210      server  =  socketserver.TCPServer((HOST,PORT),Tcphandler)   # 启动一个实例，尅说客户端连接      server.serve_forever()   # 实例可以为多个客户端服务，但是必须是一个执行完断开，另一个再执行      server.allow_reuse_address  # 可以重用 IP 地址      server.server_close()

client

 

阅读原文

python3 socket

python2 socket

Python Socket 编程详细介绍