Python的socket與socketserver怎麼使用

一、基於TCP協定的socket套接字程式設計

#1、套接字工作流程

先從伺服器端說起。伺服器端先初始化Socket，然後與連接埠綁定(bind)，對連接埠進行監聽(listen)，呼叫accept阻塞，等待客戶端連線。在這時如果有個客戶端初始化一個Socket，然後連接伺服器(connect)，如果連線成功，這時客戶端與伺服器端的連線就建立了。客戶端發送資料請求，伺服器端接收請求並處理請求，然後把回應資料傳送給客戶端，客戶端讀取數據，最後關閉連接，一次互動結束，使用以下Python程式碼實作：

import socket
# 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
socket.socket(socket_family, socket_type, protocal=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)

1、服務端套接字函數

• s.bind()：綁定(主機,埠號)到套接字

• s.listen()：開始TCP監聽

• s.accept()：被動接受TCP客戶的連線,(阻塞式)等待連線的到來

2、客戶端套接字函數

• s.connect()：主動初始化TCP伺服器連線

• s.connect_ex ()：connect()函數的擴充版本,出錯時回傳出錯碼,而不是拋出例外

3、 公共用途的套接字函數

• s.recv()：接收TCP資料

• s.send()：發送TCP資料(send在待發送資料量大於己端快取區剩餘空間時,資料遺失,不會發完)

• s.sendall()：傳送完整的TCP資料(本質就是循環呼叫send,sendall在待傳送資料量大於己端快取區剩餘空間時,資料不遺失,循環呼叫send直到發完)

• s.recvfrom()：接收UDP資料

• s. sendto()：傳送UDP資料

• s.getpeername()：連接到目前套接字的遠端的位址

• s. getsockname()：目前套接字的位址

• s.getsockopt()：傳回指定套接字的參數

• s.setsockopt ()：設定指定套接字的參數

• s.close()：關閉套接字

4、 面向鎖定的套接字方法

• s.setblocking()：設定套接字的阻塞與非阻塞模式

• s.settimeout()：設定阻塞套接字操作的逾時時間

• s.gettimeout()：得到阻塞套接字操作的逾時時間

5、方面檔案的套接字的函數

• s.fileno()：套接字的檔案描述子

• s.makefile()：建立一個與該套接字相關的檔案

2、基於TCP協定的套接字程式設計

可以透過netstat -an | findstr 8080查看套接字狀態

1、服務端

import socket
# 1、买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # tcp称为流式协议,udp称为数据报协议SOCK_DGRAM
# print(phone)
# 2、插入/绑定手机卡
# phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1', 8080))
# 3、开机
phone.listen(5) # 半连接池，限制的是请求数
# 4、等待电话连接
print('start....')
while True: # 连接循环
conn, client_addr = phone.accept() # （三次握手建立的双向连接，（客户端的ip，端口））
# print(conn)
print('已经有一个连接建立成功', client_addr)
# 5、通信：收\发消息
while True: # 通信循环
try:
print('服务端正在收数据...')
data = conn.recv(1024) # 最大接收的字节数，没有数据会在原地一直等待收，即发送者发送的数据量必须>0bytes
# print('===>')
if len(data) == 0: break # 在客户端单方面断开连接，服务端才会出现收空数据的情况
print('来自客户端的数据', data)
conn.send(data.upper())
except ConnectionResetError:
break
# 6、挂掉电话连接
 conn.close()
# 7、关机
phone.close()
# start....
# 已经有一个连接建立成功 ('127.0.0.1', 4065)
# 服务端正在收数据...
# 来自客户端的数据 b'\xad'
# 服务端正在收数据...

2、客戶端

import socket
# 1、买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# print(phone)
# 2、拨电话
phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) # 指定服务端ip和端口
# 3、通信：发\收消息
while True: # 通信循环
msg = input('>>: ').strip() # msg=''
if len(msg) == 0: continue
phone.send(msg.encode('utf-8'))
# print('has send----->')
data = phone.recv(1024)
# print('has recv----->')
print(data)
# 4、关闭
phone.close()
# >>: 啊
# b'a'
# >>: 啊啊
# b'\xb0\xa1\xb0\xa1'
# >>:

3、位址佔用問題

這就是由於你的服務端仍然存在四次揮手的time_wait狀態在佔用地址（如果不懂，請深入研究1.tcp三次握手，四次揮手2.syn洪水攻擊3.服務器高並發情況下會有大量的time_wait狀態的最佳化方法）

1、 方法一：加入一條socket配置，重複使用ip與連接埠

# 

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))

2、方法二：透過調整linux核心參數

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

4、模擬ssh遠端執行指令

服務端透過subprocess執行該指令,然後傳回指令的結果。

服務端：

from socket import *
import subprocess
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8000))
server.listen(5)
print('start...')
while True:
conn, client_addr = server.accept()
while True:
print('from client:', client_addr)
cmd = conn.recv(1024)
if len(cmd) == 0: break
print('cmd:', cmd)
obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'), # 输入的cmd命令
shell=True, # 通过shell运行
stderr=subprocess.PIPE, # 把错误输出放入管道，以便打印
stdout=subprocess.PIPE) # 把正确输出放入管道，以便打印

stdout = obj.stdout.read() # 打印正确输出
stderr = obj.stderr.read() # 打印错误输出

conn.send(stdout)
conn.send(stderr)
conn.close()
server.close()

客戶端

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8000))
while True:
data = input('please enter your data')
client.send(data.encode('utf8'))
data = client.recv(1024)
print('from server:', data)
client.close()

輸入dir命令，由於服務端發送位元組少於1024字節，客戶端可以接受。

輸入tasklist命令，由於服務端發送字節多於1024字節，客戶端只接受部分數據，並且當你再次輸入dir命令的時候，客戶端會接收dir命令的結果，但是會列印上一次的剩餘未發送完的數據，這就是黏包問題。

5、黏包

1、發送端需要等緩衝區滿才發送出去，造成黏包

傳送資料時間間隔很短，資料量很小，會合在一起，產生黏包。

服務端

# _*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
TCP_socket_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
TCP_socket_server.bind(ip_port)
TCP_socket_server.listen(5)
conn, addr = TCP_socket_server.accept()

data1 = conn.recv(10)
data2 = conn.recv(10)
print('----->', data1.decode('utf-8'))
print('----->', data2.decode('utf-8'))
conn.close()

客戶端

# _*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE = 1024
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
res = s.connect_ex(ip_port)
s.send('hello'.encode('utf-8'))
s.send('world'.encode('utf-8'))

# 服务端一起收到b'helloworld'

2、接收者不及時接收緩衝區的包，造成多個包接收

客戶端發送了一段數據，服務端只收了一小部分，服務端下次再收的時候還是從緩衝區拿上次遺留的數據，產生黏包。

服務端

# _*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
TCP_socket_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
TCP_socket_server.bind(ip_port)
TCP_socket_server.listen(5)
conn, addr = TCP_socket_server.accept()
data1 = conn.recv(2) # 一次没有收完整
data2 = conn.recv(10) # 下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的
print('----->', data1.decode('utf-8'))
print('----->', data2.decode('utf-8'))
conn.close()

客戶端

# _*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE = 1024
ip_port = ('127.0.0.1', 8080)
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
res = s.connect_ex(ip_port)
s.send('hello feng'.encode('utf-8'))

6、解決黏包問題

1、先發送的位元組流總大小(low版)

問題的根源在於，接收端不知道發送端將要傳送的位元組流的長度，所以解決黏包的方法就是圍繞，如何讓發送端在發送資料前，把自己將要發送的字節流總大小讓接收端知曉，然後接收端來一個死循環接收完所有資料。

為何low：程式的運行速度遠快於網路傳輸速度，所以在發送一段位元組前，先用send去發送該位元組流長度，這種方式會放大網路延遲帶來的效能損耗。

服務端：

import socket, subprocess
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8000))
server.listen(5)
while True:
conn, addr = server.accept()
print('start...')
while True:
cmd = conn.recv(1024)
print('cmd:', cmd)
obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
stdout = obj.stdout.read()
if stdout:
ret = stdout
else:
stderr = obj.stderr.read()
ret = stderr
ret_len = len(ret)
 conn.send(str(ret_len).encode('utf8'))
data = conn.recv(1024).decode('utf8')
if data == 'recv_ready':
conn.sendall(ret)
conn.close()
server.close()

客戶端：

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8000))
while True:
msg = input('please enter your cmd you want>>>').strip()
if len(msg) == 0: continue
client.send(msg.encode('utf8'))
length = int(client.recv(1024))
client.send('recv_ready'.encode('utf8'))
send_size = 0
recv_size = 0
data = b''
while recv_size < length:
data = client.recv(1024)
recv_size += len(data)
print(data.decode(&#39;utf8&#39;))

2、自定义固定长度报头（struct模块）

struct模块解析

import struct
import json
# 'i'是格式
try:
obj = struct.pack('i', 1222222222223)
except Exception as e:
print(e)
obj = struct.pack('i', 1222)
print(obj, len(obj))
# &#39;i&#39; format requires -2147483648 <= number <= 2147483647
# b&#39;\xc6\x04\x00\x00&#39; 4

res = struct.unpack(&#39;i&#39;, obj)
print(res[0])
# 1222

解决粘包问题的核心就是：为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据。

1、 使用struct模块创建报头：

import json
import struct
header_dic = {
'filename': 'a.txt',
'total_size':111111111111111111111111111111111222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223131232,
'hash': 'asdf123123x123213x'
}
header_json = json.dumps(header_dic)
header_bytes = header_json.encode('utf-8')
print(len(header_bytes))# 223
# 'i'是格式
obj = struct.pack('i', len(header_bytes))
print(obj, len(obj))
# b'\xdf\x00\x00\x00' 4

res = struct.unpack('i', obj)
print(res[0])
# 223

2、服务端：

from socket import *
import subprocess
import struct
import json
server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
server.bind(('127.0.0.1', 8000))
server.listen(5)
print('start...')
while True:
conn, client_addr = server.accept()
print(conn, client_addr)
while True:
cmd = conn.recv(1024)
obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
stderr = obj.stderr.read()
stdout = obj.stdout.read()
# 制作报头
header_dict = {
'filename': 'a.txt',
'total_size': len(stdout) + len(stderr),
'hash': 'xasf123213123'
}
header_json = json.dumps(header_dict)
header_bytes = header_json.encode('utf8')
# 1. 先把报头的长度len(header_bytes)打包成4个bytes，然后发送
conn.send(struct.pack('i', len(header_bytes)))
# 2. 发送报头
 conn.send(header_bytes)
# 3. 发送真实的数据
 conn.send(stdout)
conn.send(stderr)
conn.close()
server.close()

3、 客户端：

from socket import *
import json
import struct
client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
client.connect(('127.0.0.1', 8000))
while True:
cmd = input('please enter your cmd you want>>>')
if len(cmd) == 0: continue
client.send(cmd.encode('utf8'))
# 1. 先收4个字节，这4个字节中包含报头的长度
header_len = struct.unpack('i', client.recv(4))[0]
# 2. 再接收报头
header_bytes = client.recv(header_len)
# 3. 从包头中解析出想要的东西
header_json = header_bytes.decode('utf8')
header_dict = json.loads(header_json)
total_size = header_dict['total_size']
# 4. 再收真实的数据
recv_size = 0
res = b''
while recv_size < total_size:
data = client.recv(1024)
res += data
recv_size += len(data)
print(res.decode(&#39;utf8&#39;))
client.close()

二、基于UDP协议的socket套接字编程

• UDP是无链接的，先启动哪一端都不会报错，并且可以同时多个客户端去跟服务端通信

• UDP协议是数据报协议，发空的时候也会自带报头，因此客户端输入空，服务端也能收到。

• UPD协议一般不用于传输大数据。

• UPD套接字无粘包问题，但是不能替代TCP套接字，因为UPD协议有一个缺陷：如果数据发送的途中，数据丢失，则数据就丢失了，而TCP协议则不会有这种缺陷，因此一般UPD套接字用户无关紧要的数据发送，例如qq聊天。

UDP套接字简单示例

1、服务端

import socket
server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》UDP
server.bind(('127.0.0.1', 8080))
while True:
data, client_addr = server.recvfrom(1024)
print('===>', data, client_addr)
server.sendto(data.upper(), client_addr)
server.close()

2、客户端

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》UDP
while True:
msg = input('>>: ').strip() # msg=''
client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
data, server_addr = client.recvfrom(1024)
print(data)
client.close()

三、基于socketserver实现并发的socket编程

1、基于TCP协议

基于tcp的套接字，关键就是两个循环，一个链接循环，一个通信循环

socketserver模块中分两大类：server类（解决链接问题）和request类（解决通信问题）。

1、 server类

2、 request类

基于tcp的socketserver我们自己定义的类中的。

• self.server即套接字对象

• self.request即一个链接

• self.client_address即客户端地址

3、 服务端

import socketserver
class MyHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
def handle(self):
# 通信循环
while True:
# print(self.client_address)
# print(self.request) #self.request=conn
try:
data = self.request.recv(1024)
if len(data) == 0: break
self.request.send(data.upper())
except ConnectionResetError:
break
if __name__ == '__main__':
s = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyHandler, bind_and_activate=True)
s.serve_forever() # 代表连接循环
# 循环建立连接，每建立一个连接就会启动一个线程（服务员）+调用Myhanlder类产生一个对象，调用该对象下的handle方法，专门与刚刚建立好的连接做通信循环

4、 客户端

import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) # 指定服务端ip和端口
while True:
# msg=input('>>: ').strip() #msg=''
msg = 'client33333' # msg=''
if len(msg) == 0: continue
phone.send(msg.encode('utf-8'))
data = phone.recv(1024)
print(data)
phone.close()

2、基于UDP协议

基于udp的socketserver我们自己定义的类中的

• self.request是一个元组（第一个元素是客户端发来的数据，第二部分是服务端的udp套接字对象），如(b'adsf', )

• self.client_address即客户端地址

1、 服务端

import socketserver
class MyHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
def handle(self):
# 通信循环
print(self.client_address)
print(self.request)
data = self.request[0]
print('客户消息', data)
self.request[1].sendto(data.upper(), self.client_address)
if __name__ == '__main__':
s = socketserver.ThreadingUDPServer(('127.0.0.1', 8080), MyHandler)
s.serve_forever()

2、 客户端

import socket
client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》udp
while True:
# msg=input('>>: ').strip() #msg=''
msg = 'client1111'
client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))
data, server_addr = client.recvfrom(1024)
print(data)
client.close()

四、Python Internet 模块

以下列出了 Python 网络编程的一些重要模块：

协议	功能用处	端口号	Python 模块
HTTP	网页访问	80	httplib, urllib, xmlrpclib
NNTP	阅读和张贴新闻文章，俗称为"帖子"	119	nntplib
FTP	文件传输	20	ftplib, urllib
SMTP	发送邮件	25	smtplib
POP3	接收邮件	110	poplib
IMAP4	获取邮件	143	imaplib
Telnet	命令行	23	telnetlib
Gopher	信息查找	70	gopherlib, urllib

以上是Python的socket與socketserver怎麼使用的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！