Python Socket 編程

Python Socket 編程

Socket 基本概念

Socket 是對 TCP/IP 協議族的一種封裝，是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層。從設計模式的角度看來，Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，對用戶來說，一組簡單的接口就是全部，讓Socket去組織數據，以符合指定的協議。

Socket 還可以認爲是一種網絡間不同計算機上的進程通信的一種方法，利用三元組（ip地址，協議，端口）就可以唯一標識網絡中的進程，網絡中的進程通信可以利用這個標誌與其它進程進行交互。

Socket 起源於 Unix ，Unix/Linux 基本哲學之一就是“一切皆文件”，都可以用打開(open) -–> 讀寫(write/read) -–> 關閉(close)模式來進行操作。因此 Socket 也被處理爲一種特殊的文件。

Socket 編程思想

TCP 服務器
1、創建套接字，綁定套接字到本地IP與端口

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind()

2、開始監聽鏈接

s.listen()

3、進入循環，不斷接受客戶端的鏈接請求

While True:
    s.accept()

4、接收客戶端傳來的數據，並且發送給對方發送數據

s.sendall()

5、傳輸完畢後，關閉套接字

s.close()

TCP 客戶端
1、創建套接字並鏈接至遠端地址

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect()

2、鏈接後發送數據和接收數據

s.sendall()
s.recv()

3、傳輸完畢後，關閉套接字

Socket 編程原理圖

Socket 編程實踐之服務器端代碼

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

import socket

HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8001

s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)

s.bind((HOST, PORT))
s.listen()
print("The Server is listening %s:%s"%(HOST,PORT))

while True:#無限循環等待用戶連接
    conn,addr = s.accept()
    print("connected by ",addr)

    while True:#無限循環接收用戶消息
        data = conn.recv(1024)
        print("client>",data.decode())
        msg = 'Server have received your msg'
        conn.send(msg.encode())

    conn.close()

Socket 編程實踐之客戶端代碼

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

import socket

HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8001

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

s.connect((HOST,PORT))

while True:
    msg = input("please you msg:")
    s.send(msg.encode())
    data = s.recv(1024)
    print(data.decode())

要點

• pyhton3中，數據在網絡中傳輸時，因採用byte類型傳輸，需data.enconde()，傳輸接收後轉化deconde()
  如圖：

• 發送數據後，數據被分組發送需要，讓接收端sleep()後接受，可全部接受數據
• 服務器需要兩層循環

附錄

Python 提供了兩個基本的 socket 模塊：

•  Socket  它提供了標準的BSD Socket API。
•  SocketServer  它提供了服務器重心，可以簡化網絡服務器的開發。

下面講解下 Socket模塊功能

Socket 類型

套接字格式：socket(family, type[,protocal]) 使用給定的套接族，套接字類型，協議編號（默認爲0）來創建套接字

socket 類型	描述
socket.AF_UNIX	用於同一臺機器上的進程通信（既本機通信）
socket.AF_INET	用於服務器與服務器之間的網絡通信
socket.AF_INET6	基於IPV6方式的服務器與服務器之間的網絡通信
socket.SOCK_STREAM	基於TCP的流式socket通信
socket.SOCK_DGRAM	基於UDP的數據報式socket通信
socket.SOCK_RAW	原始套接字，普通的套接字無法處理ICMP、IGMP等網絡報文，而SOCK_RAW可以；其次SOCK_RAW也可以處理特殊的IPV4報文；此外，利用原始套接字，可以通過IP_HDRINCL套接字選項由用戶構造IP頭
socket.SOCK_SEQPACKET	可靠的連續數據包服務

創建TCP Socket：

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)

創建UDP Socket：

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

Socket 函數

• TCP發送數據時，已建立好TCP鏈接，所以不需要指定地址，而UDP是面向無連接的，每次發送都需要指定發送給誰。
• 服務器與客戶端不能直接發送列表，元素，字典等帶有數據類型的格式，發送的內容必須是字符串數據。

服務器端 Socket 函數

Socket 函數	描述
s.bind(address)	將套接字綁定到地址，在AF_INET下，以tuple(host, port)的方式傳入，如s.bind((host, port))
s.listen(backlog)	開始監聽TCP傳入連接，backlog指定在拒絕鏈接前，操作系統可以掛起的最大連接數，該值最少爲1，大部分應用程序設爲5就夠用了
s.accpet()	接受TCP鏈接並返回（conn, address），其中conn是新的套接字對象，可以用來接收和發送數據，address是鏈接客戶端的地址。

客戶端 Socket 函數

Socket 函數	描述
s.connect(address)	鏈接到address處的套接字，一般address的格式爲tuple(host, port)，如果鏈接出錯，則返回socket.error錯誤
s.connect_ex(address)	功能與s.connect(address)相同，但成功返回0，失敗返回errno的值

公共 Socket 函數

Socket 函數	描述
s.recv(bufsize[, flag])	接受TCP套接字的數據，數據以字符串形式返回，buffsize指定要接受的最大數據量，flag提供有關消息的其他信息，通常可以忽略
s.send(string[, flag])	發送TCP數據，將字符串中的數據發送到鏈接的套接字，返回值是要發送的字節數量，該數量可能小於string的字節大小
s.sendall(string[, flag])	完整發送TCP數據，將字符串中的數據發送到鏈接的套接字，但在返回之前嘗試發送所有數據。成功返回None，失敗則拋出異常
s.recvfrom(bufsize[, flag])	接受UDP套接字的數據u，與recv()類似，但返回值是tuple(data, address)。其中data是包含接受數據的字符串，address是發送數據的套接字地址
s.sendto(string[, flag], address)	發送UDP數據，將數據發送到套接字，address形式爲tuple(ipaddr, port)，指定遠程地址發送，返回值是發送的字節數
s.close()	關閉套接字
s.getpeername()	返回套接字的遠程地址，返回值通常是一個tuple(ipaddr, port)
s.getsockname()	返回套接字自己的地址，返回值通常是一個tuple(ipaddr, port)
s.setsockopt(level, optname, value)	設置給定套接字選項的值
s.getsockopt(level, optname[, buflen])	返回套接字選項的值
s.settimeout(timeout)	設置套接字操作的超時時間，timeout是一個浮點數，單位是秒，值爲None則表示永遠不會超時。一般超時期應在剛創建套接字時設置，因爲他們可能用於連接的操作，如s.connect()
s.gettimeout()	返回當前超時值，單位是秒，如果沒有設置超時則返回None
s.fileno()	返回套接字的文件描述
s.setblocking(flag)	如果flag爲0，則將套接字設置爲非阻塞模式，否則將套接字設置爲阻塞模式（默認值）。非阻塞模式下，如果調用recv()沒有發現任何數據，或send()調用無法立即發送數據，那麼將引起socket.error異常。
s.makefile()	創建一個與該套接字相關的文件