python学习之路网络编程篇（第一篇）socket初识

什么是socket

　　网络上的两个程序通过一个双向的通信连接实现数据的交换，这个连接的一端称为socket。socket通常也称为“套接字”，是一个通信链的句柄，可以用来实现不同虚拟机或不同计算机之间的通信。在Internet上的主机一般运行了多个服务软件，对外同时提供多种服务。每个服务都打开一个socket，并绑定在一个端口上，不同的端口对应于不同的服务。

简单的来说：两个程序通过“网络”交互数据就使用socket，也即socket用来实现网络上的两个程序之间的数据交互，它只负责两件事：建立连接，传递数据

socket的英文原义是“孔”或“插座”。socket正如其英文原义那样，向一个多孔插座。一台主机就像是布满各种插座的房间，每个插座有一个编号，有的插座提供220伏电压，有的提供110伏电压，有的则提供上网购物。客户软件将插头查到不同编号的插座就可以得到不同的服务。

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区别：

　　　file模块是针对某个特文件进行【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】

socket的实现过程

首先，我们先看下面这个例子，什么都不需要懂，只需要知道这么写就可以实现一个socket，让网络上的两个程序可以互相传递消息“

server:

#/usr/bin/env python
#coding:utf-8
#Author:Li Yue Mei

__author__ = 'mohan'

import socket

sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(('127.0.0.1',9000))
sock.listen(5)

while True:
    print('waiting....')
    connection, address = sock.accept()
    receive = connection.recv(1024)
    print('receive the message from client:',receive)
    connection.send("received")
    connection.close()

client:

#/usr/bin/env python

#coding:utf-8

#Author:Li Yue Mei

__author__ = 'mohan'

import socket

obj_client = socket.socket()

obj_client.connect(('127.0.0.1',9000))

obj_client.send('help')

server_data = obj_client.recv(1024)

print(server_data)

obj_client.close()

代码已经有了，如何让它跑起来呢，新建两个python文件，文件名分别为socket_server.py和socket_client.py，先执行socket_server.py，再执行socket_client.py，就可以看到效果啦！

server

client

我们先从打印出来的内容看，server端接收到了从client端发送过来的消息‘help’。并且给client端发送了一条确认消息‘received’，我们在client端看到了这条消息。send是发送消息方法，recv是接收消息方法。我们只需要修改send和recv中的内容，就可以实现两个程序的数据交互了。

socket的实现过程就像是快递员取快递的过程，寄出包裹的是server端，快递员是client端，send和recv的内容就是我们要寄出的东西，准备好了要寄出去的东西，我们需要告诉快递员取件的具体地址，看server中的socket.bind方法，这里面传了一个元组（‘ip’，‘port’）给bind方法，就是把包裹放在这个地址的这个端口等待快递员；而client端的obj_client.connect方法就是告诉快递员去那个地址找那个端口取包裹。所以这个元组中的内容必须要一致。我send的内容具体是什么无所谓，我send什么，client端就recv什么，因为我要寄出什么，快递员要拿到的就是什么。接下来看一下上述代码中哪些内容是可以修改的：

server

client

把上面的代码当做socket的模板代码，来拼凑一个自己的socket程序，server端将紫色标识的部分进行替换，client端将深红色标识的部分进行替换，来获得一个属于自己的socket程序，从现在开始，行动起来吧。

socket程序代码详解

服务器端：server

#/usr/bin/env python

#coding:utf-8

#Author:Li Yue Mei

__author__ = 'mohan'

import socket

#创建socket对象

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

#绑定监听的IP，端口

sock.bind(('127.0.0.1',9000))

#开始监听，设置client端最大等待连接数

sock.listen(5)

while True:

    print('waiting....')

    #accept阻塞，等待，直到有client端请求连接

    #connection代表客户端socket对象，address是客户端IP地址

    connection, address = sock.accept()

    #recv阻塞，等待，直到有client端的消息传递过来

    receive = connection.recv(1024)

    print('receive the message from client:',receive)

    #发送消息给client端

    connection.send("I have received your message!")

    #关闭和client端的连接

    connection.close()

客户端：client　

#/usr/bin/env python

#coding:utf-8

#Author:Li Yue Mei

__author__ = 'mohan'

import socket

#创建socket对象

obj_client = socket.socket()

#客户端要访问IP，端口

obj_client.connect(('127.0.0.1',9000))

#发送消息给服务器端

obj_client.send('send message to server')

#从服务器端 接收消息

server_data = obj_client.recv(1024)

print(server_data)

#关闭和server端连接

obj_client.close()

socket参数详解

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

参数一参数二参数三

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

UDP deamon

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()

socket更多功能

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

TCP与UDP的区别

TCP(传输控制协议)：

1)提供IP环境下的数据可靠传输(一台计算机发出的字节流会无差错的发往网络上的其他计算机，而且计算机A接收数据包的时候，也会向计算机B回发数据包，这也会产生部分通信量)，有效流控，全双工操作(数据在两个方向上能同时传递)，多路复用服务，是面向连接，端到端的传输;

2)面向连接：正式通信前必须要与对方建立连接。事先为所发送的数据开辟出连接好的通道，然后再进行数据发送，像打电话。

3)TCP支持的应用协议：Telnet(远程登录)、FTP(文件传输协议)、SMTP(简单邮件传输协议)。TCP用于传输数据量大，可靠性要求高的应用。

UDP(用户数据报协议，User Data Protocol)

1)面向非连接的(正式通信前不必与对方建立连接，不管对方状态就直接发送，像短信，QQ)，不能提供可靠性、流控、差错恢复功能。UDP用于一次只传送少量数据，可靠性要求低、传输经济等应用。

2) UDP支持的应用协议：NFS(网络文件系统)、SNMP(简单网络管理系统)、DNS(主域名称系统)、TFTP(通用文件传输协议)等。

总结：

TCP：面向连接、传输可靠(保证数据正确性,保证数据顺序)、用于传输大量数据(流模式)、速度慢，建立连接需要开销较多(时间，系统资源)。

UDP：面向非连接、传输不可靠、用于传输少量数据(数据包模式)、速度快。