python运维开发(九)----socket

内容目录：

socket通信过程
单线程socket
多线程socket ThreadingTCPServer

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只是作为通信链的句柄，具体传输消息是通过tcp/ip协议来进行传输的。

一个正常的消息发送过程如下：

单线程socket

一个简单例子，需要注意的是：

基于python3.5.2版本的socket只能收发字节(python2.7可以发送str)

listen(n) n代表：能挂起的链接数，如果n=1，代表可以链接一个，挂起一个，第三个拒绝

server端：

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
s = socket.socket()
s.bind(ip_port)
s.listen(2)
conn,addr = s.accept()
 
recv_data = conn.recv(1024)
 
send_data = conn.sendall(recv_data.upper())
 
print(send_data)
 
conn.close()

client端

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
s = socket.socket()
 
s.connect(ip_port)
 
send_data = input('输入发送内容:')
 
s.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8'))#注意在py3.5中发送消息需要以字节方式发送，python2.7中发送的是字符串
 
recv_data = s.recv(1024)
 
print(str(recv_data,encoding='utf-8'))

通过上面一个简单的例子我们可以实现一次的数据交换通信，但是在实际应用中我们经常不是这样通信一次就结束了，需要服务端一直接收消息中，客户端不影响服务端的阻塞状态，客户端断开后服务端仍然可以等待接收消息，我们可以这样实现。

server端

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
s = socket.socket()
s.bind(ip_port)
s.listen(2)
while True:
    conn,addr = s.accept()
 
    while True:
        try:
            recv_data = conn.recv(1024)
 
            send_data = recv_data.upper()
            conn.sendall(send_data)
 
            print(send_data)
        except Exception:
            break
 
    conn.close()

client端

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
s = socket.socket()
 
s.connect(ip_port)
 
while True:
    send_data = input('输入发送内容:'.strip())
 
    if len(send_data) == 0:continue #如果输入回车,send_data发送数据为0则跳出当前循环层继续执行
    s.sendall(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
 
    recv_data = s.recv(1024)
 
    print(str(recv_data,encoding='utf-8'))

我们可以实现从客户端执行系统命令，服务端将结果返回给客户端，其中可能会出现粘包问题，我们可以先将数据的总长度发送给客户端，这样客户端根据长度来判断是否发送完毕数据，具体实现代码如下：

server端

import  socket
import  subprocess #导入执行命令模块
ip_port = ('127.0.0.1',8000) #定义元组
 
s = socket.socket() #绑定协议，生成套接字
s.bind(ip_port) #绑定ip+协议+端口：用来唯一标识一个进程，ip_port必须是元组格式
s.listen(2)  #定义最大可以挂起的链接数
 
while True: #用来重复接收新的链接
    conn,addr = s.accept() #接收客户端的链接请求，返回conn（相当于一个特定的链接），addr是客户端ip+port
 
    while True: #用来基于一个链接重复收发消息
        try: # 捕捉客户端异常关闭（ctrl+c）
            recv_data = conn.recv(1024) #收消息，阻塞
 
            print(recv_data)
 
            #cmd = subprocess.Popen(str(recv_data,encoding='utf-8'),shell=True,stdout=subprocess.PIPE)
            cmd = subprocess.Popen(recv_data.decode(),shell=True,stdout=subprocess.PIPE)  #执行系统命令，windows平
                                                                                          # 台命令的标准输出是gbk编码，需要转换
 
            res = cmd.stdout.read()#获取标准输出
 
            if len(res) == 0:
                send_data = 'cmd error'#执行错误命令，标准输出为空，
            else:
                #send_data = recv_data.upper()
                send_data = str(res, encoding='gbk')#命令执行ok，字节gbk---->str---->字节utf-8
                send_data = bytes(send_data,encoding='utf-8')
                # 解决粘包问题
                ready_tag = 'ready send %s'% len(send_data)
                conn.sendall(bytes(ready_tag,encoding='utf-8'))  #发送数据长度
                start_tag = conn.recv(1024) #接收确认信息
                if start_tag.decode().startswith('start'):
                    conn.send(send_data)  #发送命令的执行结果
                    print(send_data)
 
        except Exception:
            break
 
    conn.close()

server端

clent端

import  socket
ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
s = socket.socket()
 
s.connect(ip_port)
 
while True:
    send_data = input('输入发送内容:'.strip())
 
    if len(send_data) == 0:continue
 
    s.send(bytes(send_data,encoding='utf-8'))
 
    # 解决粘包问题
    ready_tag = s.recv(1024)
 
    if ready_tag.decode().startswith('ready'):
        msg_size = int(ready_tag.split()[-1])
    start_tag = 'start'
    s.sendall(bytes(start_tag,encoding='utf-8'))
 
    # 基于已经收到的待接收数据长度，循环接收数据
    recv_size = 0
    recv_msg = b''
    while recv_size < msg_size:
        recv_data = s.recv(1024)
        recv_msg += recv_data
        recv_size += len(recv_data)
        print('msg_size %s,recv_size %s'%(msg_size,recv_size))
    print(str(recv_msg,encoding='utf-8'))

client端

扩展功能

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

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实现方式

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。

　　 send 发送TCP数据，返回发送的字节大小。这个字节长度可能少于实际要发送的数据的长度。换句话说，这个函数执行一次，并不一定能发送完给定的数据，可能需要重复多次才能发送完成。

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。

　内部调用send，发送完整的TCP数据，成功返回None，失败抛出异常

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

SocketServer模块

在实际应用环境中，例如我们使用的ssh，ftp等都是多用户登陆多线程工作方式，如果要通过python实现多线程方式，就需要调用SocketServer模块了。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。

应用

 import socketserver #在py3.5中为socketserver，py2.7中为SocketServer
 
 class MySocket(socketserver.BaseRequestHandler):
     def handle(self):
         conn = self.request
         conn.sendall(bytes('欢迎致电 10086，请输入1xxx,0转人工服务.',encoding='utf-8'))
         flag = True
         while flag:
             try:
                 data = conn.recv(1024)
                 if data == 'exit':
                     flag = False
                 elif data == b'':
                     conn.sendall(bytes('您的通话可能会被录音....',encoding='utf-8'))
                 else:
                     conn.sendall(bytes('请重新输入',encoding='utf-8'))
             except Exception:
                 break
 
 if __name__ == '__main__':
     server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8000),MySocket)
     server.serve_forever()

server端

 import  socket
 ip_port = ('127.0.0.1',8000)
 
 s = socket.socket()
 
 s.connect(ip_port)
 
 s.settimeout(5)
 
 while True:
     recv_data = s.recv(1024)
     print('receive:',recv_data.decode())
     inp = input('please input >>')
     s.sendall(bytes(inp,encoding='utf-8'))
     if inp == 'exit':
         break
 
 s.close()

client端