python学习笔记-socket

socket

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即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）

socket和file的区别：

• file模块是针对某个指定文件进行【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 Families(地址簇)

socket.AF_UNIX unix #本机进程间通信 

socket.AF_INET　IPV4　#默认

socket.AF_INET6  送IPV6

Socket Types

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。

socket.SOCK_SEQPACKET #废弃了

Socket Methods

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)

socket.create_connection(address[, timeout[, source_address]])

socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0) #获取要连接的对端主机地址

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

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

socket.sendfile(file, offset=0, count=None)# 发送文件

实例：

Server:

import socket
import subprocess
ip_port =('127.0.0.1',9998)

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)

while True:
    print('waiting server...')
    conn,addr = sk.accept() #阻塞，等待连接

    while True:
            client_data = conn.recv(1024)
            if not client_data:break
            print('recv cmd:',str(client_data,'utf8'))
            cmd = str(client_data,'utf8').strip()
            cmd_call = subprocess.Popen(cmd,shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
            cmd_result = cmd_call.stdout.read()
            if len(cmd_result) == 0:
                cmd_result = bytes('execution has no output')
            ack_msg = bytes('CMD_RESULT_SIZE|%s','utf8') %len(cmd_result)
            conn.send(ack_msg)
            conn.send(cmd_result)

    conn.close()

Client:

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

import socket
ip_port = ('127.0.0.1',9998)

sk = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sk.connect(ip_port)

sk.sendall(bytes('connected','utf8'))

server_reply = sk.recv(1024)
print(str(server_reply,'utf8'))
while True:
    user_input = input('>>').strip()
    sk.send(bytes(user_input,'utf8'))
    server_reply = sk.recv(1024)
    print(str(server_reply,'utf8'))
sk.close()

SocketServer

SocketServer内部使用 IO多路复用 以及 “多线程” 和 “多进程” ，从而实现并发处理多个客户端请求的Socket服务端。即：每个客户端请求连接到服务器时，Socket服务端都会在服务器是创建一个“线程”或者“进程” 专门负责处理当前客户端的所有请求。

四个基本的socketserver类

class socketserver.TCPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

class socketserver.UDPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

class socketserver.UnixStreamServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)

class socketserver.UnixDatagramServer(server_address, RequestHandlerClass,bind_and_activate=True)

以上的类是同步的，必须在上一个进程处理完成之后才能处理下一个。

 五个类的继承关系

用于处理多线程的两个类

class socketserver.ForkingMixIn

class socketserver.ThreadingMixIn

实际上以上两个类作为只用来被继承。例如

class ThreadingUDPServer(ThreadingMixIn, UDPServer): 

　　pass

实际上用到的是一下四个类，它们在MixIn 类中是预定义的

class socketserver.ForkingTCPServer

class socketserver.ForkingUDPServer

class socketserver.ThreadingTCPServer

class socketserver.ThreadingUDPServer

实例：

Server:

# !/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socketserver
class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):

     def handle(self):
         print("New Conn",self.client_address) #打印客户端地址信息
         while True:

            data = self.request.recv(1024) # 获取客户端信息
            if not data:break #没有接收到客户端信息就断开
            print("Client Say:",str(data,'utf8'))
            self.request.send(data) #发送返回信息到客户端

if __name__ == '__main__':
    host,port ='localhost',50007
    server =socketserver.ThreadingTCPServer((host,port), MyTCPHandler)#把刚才写的类当作一个参数传给ThreadingTCPServer这个类。
    server.serve_forever()#启动这个server，这个server会一直运行，除非按ctrl-c停止

Client:

# !/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
# !/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',50007)

sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
while True:
    msg = input(">>")
    sk.sendall(bytes(msg,'utf8'))
    server_reply = sk.recv(1024)
    print('server_reply:',str(server_reply,'utf8 '))
sk.close()

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

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

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()

UDP Demo

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