socket相关
socket层
图示，没有找到socket，那么socket层在哪儿呢？
看图：
socket是什么
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层，它是一组接口。在设计模式中，Socket其实就是一个门面模式，它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面，对用户来说，一组简单的接口就是全部，让Socket去组织数据，以符合指定的协议。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
也有人将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序 而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识
套接字发展史及分类
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种（或者称为有两个种族）,分别是基于文件型的和基于网络型的。
基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据，两个套接字进程运行在同一机器，可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
基于网络类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6，还有一些其他的地址家族，不过，他们要么是只用于某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者是根本没有实现，所有地址家族中，AF_INET是使用最广泛的一个，python支持很多种地址家族，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我么只使用AF_INET)
套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，先拨号，朋友听到电话铃声后提起电话，这时你和你的朋友就建立起了连接，就可以讲话了。等交流结束，挂断电话结束此次交谈。 生活中的场景就解释了这工作原理。
先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束
socket()模块函数用法
import socket
socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
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。 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) 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。
例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
服务端套接字函数
s.bind() 绑定(主机,端口号)到套接字
s.listen() 开始TCP监听
s.accept() 被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来 客户端套接字函数
s.connect() 主动初始化TCP服务器连接
s.connect_ex() connect()函数的扩展版本,出错时返回出错码,而不是抛出异常 公共用途的套接字函数
s.recv() 接收TCP数据
s.send() 发送TCP数据(send在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据丢失,不会发完)
s.sendall() 发送完整的TCP数据(本质就是循环调用send,sendall在待发送数据量大于己端缓存区剩余空间时,数据不丢失,循环调用send直到发完)
s.recvfrom() 接收UDP数据
s.sendto() 发送UDP数据
s.getpeername() 连接到当前套接字的远端的地址
s.getsockname() 当前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的参数
s.setsockopt() 设置指定套接字的参数
s.close() 关闭套接字 面向锁的套接字方法
s.setblocking() 设置套接字的阻塞与非阻塞模式
s.settimeout() 设置阻塞套接字操作的超时时间
s.gettimeout() 得到阻塞套接字操作的超时时间 面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件
基于TCP的套接字
tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端
tcp服务端
import socket #1.获取tcp/ip套接字(创建了一个服务器对象)
#AF_INET 基于网络类型的套接字家族 SOCK_STREAM 指的是TCP协议
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #2.绑定端口
#绑定之前加上一条socket配置,重用ip和端口(防止端口被占用)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
s.bind(('127.0.0.1',8080)) #0-65535端口范围 1-1024 系统占用
#127.0.0.1 回送地址,(保留地址,一般测试用) #3.开始TCP监听
s.listen(5) #4.等待TCP客户端的连接
conn,addr = s.accept() #accept接收到的是一个元组(conn,client_addr)
#client_addr客户端地址(包含ip地址和端口)
# conn 链接对象(可以接收和发送消息)
#变量的解压(分别赋值)
print(conn)
print(addr) #客户端ip地址和端口 #5.信息的接收和发送
data = conn.recv(1024) #最大接收的字节数
conn.send(data) #6.关闭链接对象
# conn.close() #7.关闭tcp/ip套接字(关闭服务器对象)
# s.close()
tcp客户端
import socket #1.获取tcp/ip套接字(创建了一个客户端对象)
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #2.发送链接
s.connect(('127.0.0.1',8080)) #3.消息的发送和接收
s.send('kitty'.encode('utf-8')) #客户端发送信息,编码成utf-8
data = s.recv(1024) #客户端接收服务器发过来的信息
print(data.decode('utf-8'))
#4.tcp/ip套接字(关闭关闭客户端对象)
s.close()
加上循环：
服务端：
import socket
import os
#1.获取tcp/ip套接字(创建了一个服务器对象)
#AF_INET 基于网络类型的套接字家族 SOCK_STREAM 指的是TCP协议
s = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #2.绑定端口
#绑定之前加上一条socket配置,重用ip和端口(防止端口被占用)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
s.bind(('127.0.0.1',8080)) #0-65535端口范围 1-1024 系统占用
#127.0.0.1 回送地址,(保留地址,一般测试用) #3.开始TCP监听
s.listen(5) #4.等待TCP客户端的连接
while True:
conn,addr = s.accept() #accept接收到的是一个元组(conn,client_addr)
#client_addr客户端地址(包含ip地址和端口)
# conn 链接对象(可以接收和发送消息)
#变量的解压(分别赋值)
# print(conn)
# print(addr) #客户端ip地址和端口 #5.信息的接收和发送
while True:
try:
data = conn.recv(1024) #最大接收的字节数
# print(data.decode('utf-8'))
conn.send(data) #向客户端发送消息
# os.popen(data.decode('utf-8'),'r',1)
#os.popen(data.decode('utf-8'))
except ConnectionResetError: #客户端关闭(或出现其他故障断开连接),会报错,然后服务器就跳出循环
break
#6.关闭链接对象
conn.close() #7.关闭tcp/ip套接字(关闭服务器对象)
s.close()
客户端：
import socket #1.获取tcp/ip套接字(创建了一个客户端对象)
c = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #2.发送链接
c.connect(('127.0.0.1',8080)) #3.消息的发送和接收
while True:
t = input('>>:')
if not t:continue
c.send(t.encode('utf-8')) #客户端发送信息,编码成utf-8
data = c.recv(1024) #客户端接收服务器发过来的信息
print(data.decode('utf-8'))
#4.tcp/ip套接字(关闭关闭客户端对象)
c.close()
注意：如果重启服务端可能遇到
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址（如果不懂，请深入研究1.tcp三次握手，四次挥手 2.syn洪水攻击 3.服务器高并发情况下会有大量的time_wait状态的优化方法）
解决办法：
#加入一条socket配置，重用ip和端口 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))
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
基于UDP的套接字
udp是无链接的，先启动哪一端都不会报错
udp服务端：
from socket import * s = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) #创建一个服务器的套接字
s.bind(('127.0.0.1', 8080)) #给服务器绑定ip和端口
while True: #服务器循环接收/发送消息(无限循环)
data, address = s.recvfrom(1024) #接收客户端发过来的消息
s.sendto(data.upper(), address) #给客户端发送消息
s.close() #关闭服务器
udp客户端：
from socket import * c = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) #创建一个客户端套接字
while True: #客户端通信循环
cmd = input('>>:').strip()
if not cmd:
continue
c.sendto(cmd.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080)) #给服务器发送消息
data, address = c.recvfrom(1024) #接收服务器发送过来的消息
print(data.decode('utf-8'))
c.close() #关闭客户端
qq聊天(由于udp无连接，所以可以同时多个客户端去跟服务端通信)
#_*_coding:utf-8_*_
import socket
ip_port=('127.0.0.1',8081)
udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
udp_server_sock.bind(ip_port) while True:
qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024)
print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8')))
back_msg=input('回复消息: ').strip() udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)
udp服务端
#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) qq_name_dic={
'李渊':('127.0.0.1',8080),
'赵匡胤':('127.0.0.1',8080),
'成吉思汗':('127.0.0.1',8080),
'朱元璋':('127.0.0.1',8080),
} while True:
qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
while True:
msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip()
if msg == 'quit':break
if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name]) back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8'))) udp_client_socket.close()
udp客户端1
#_*_coding:utf-8_*_
import socket
BUFSIZE=1024
udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) qq_name_dic={
'李渊':('127.0.0.1',8080),
'赵匡胤':('127.0.0.1',8080),
'成吉思汗':('127.0.0.1',8080),
'朱元璋':('127.0.0.1',8080),
} while True:
qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip()
while True:
msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip()
if msg == 'quit':break
if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue
udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name]) back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE)
print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8'))) udp_client_socket.close()
udp客户端2
时间服务器：
#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
from time import strftime ip_port=('127.0.0.1',9000)
bufsize=1024 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
tcp_server.bind(ip_port) while True:
msg,addr=tcp_server.recvfrom(bufsize)
print('===>',msg) if not msg:
time_fmt='%Y-%m-%d %X'
else:
time_fmt=msg.decode('utf-8')
back_msg=strftime(time_fmt) tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr) tcp_server.close()
ntp服务端
#_*_coding:utf-8_*_
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',9000)
bufsize=1024 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True:
msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip()
tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data=tcp_client.recv(bufsize) print(data.decode('utf-8')) tcp_client.close()
ntp客户端
粘包现象
让我们基于tcp先制作一个远程执行命令的程序（1：执行错误命令 2：执行dir 3：执行ifconfig）
服务端：
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import *
import subprocess ip_port=('127.0.0.1',8080)
BUFSIZE=1024 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(5) while True:
conn,addr=tcp_socket_server.accept()
print('客户端',addr) while True:
cmd=conn.recv(BUFSIZE)
if len(cmd) == 0:break res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stdin=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE) stderr=act_res.stderr.read()
stdout=act_res.stdout.read()
conn.send(stderr)
conn.send(stdout)
客户端：
#_*_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) while True:
msg=input('>>: ').strip()
if len(msg) == 0:continue
if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8'))
act_res=s.recv(BUFSIZE) print(act_res.decode('utf-8'),end='')
上述程序是基于tcp的socket，在运行时会发生粘包
注意：
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
的结果的编码是以当前所在的系统为准的，如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，在接收端需要用GBK解码
且只能从管道里读一次结果
让我们再基于udp制作一个远程执行命令的程序
from socket import *
import subprocess ip_port=('127.0.0.1',9003)
bufsize=1024 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
udp_server.bind(ip_port) while True:
#收消息
cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize)
print('用户命令----->',cmd) #逻辑处理
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)
stderr=res.stderr.read()
stdout=res.stdout.read() #发消息
udp_server.sendto(stderr,addr)
udp_server.sendto(stdout,addr)
udp_server.close()
服务端
from socket import *
ip_port=('127.0.0.1',9003)
bufsize=1024 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True:
msg=input('>>: ').strip()
udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize)
print(data.decode('utf-8'),end='')
客户端
上述程序是基于udp的socket，在运行时永远不会发生粘包
什么是粘包？
只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包
为什么呢？
首先需要掌握一个socket收发消息的原理
发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或6K数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对应用程序是不可见的，因此TCP协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因。而UDP是面向消息的协议，每个UDP段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和TCP是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，TCP协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流发送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束
所谓粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限，不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。
此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。
- TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
- UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。
- tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略
udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠
tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
两种情况下会发生粘包。
1、发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包（发送数据时间间隔很短，数据量很小，会合到一起，产生粘包）
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()
服务端
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('feng'.encode('utf-8'))
客户端
2、接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收（客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包）
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()
服务端
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'))
客户端
拆包的发生情况
当发送端缓冲区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。
补充问题一：为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输
tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发往对端，对端返回一个ack=1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的
而udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠
补充问题二：send(字节流)和recv(1024)及sendall
recv里指定的1024意思是从缓存里一次拿出1024个字节的数据
send的字节流是先放入己端缓存，然后由协议控制将缓存内容发往对端，如果待发送的字节流大小大于缓存剩余空间，那么数据丢失，用sendall就会循环调用send，数据不会丢失
解决粘包方法
方式一：
问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据
但是程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗
方式二：
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
struct模块
该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes
import struct
data_size = len('abcdefghijklmn') #数据的长度
print(len(data_size)) #
head = struct.pack('i',data_size)
print(head) #b'\x0e\x00\x00\x00'
print(len(head)) # 4 转换成4个固定长度的字节
这样对方就可以收固定长度的报头
data_size = c.recv(4)
data = c.recv(data_size) #data = c.recv(14)
======================================
struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #这个是范围
#http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html
__author__ = 'Linhaifeng'
import struct
import binascii
import ctypes values1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7)
values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101)
s1 = struct.Struct('I3sf')
s2 = struct.Struct('4sI') print(s1.size,s2.size)
prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size)
print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer))
# t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8'))
# print(t) s1.pack_into(prebuffer,0,*values1)
s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2) print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s1.unpack_from(prebuffer,0))
print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)) s3=struct.Struct('ii')
s3.pack_into(prebuffer,0,123,123)
print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer))
print(s3.unpack_from(prebuffer,0))
struct详细用法
import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt #为避免粘包,必须自定制报头
header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T数据,文件路径和md5值 #为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输 #为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度 #客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式 #服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式
x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度 head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头 #最后根据报头的内容提取真实的数据,比如
real_data_len=s.recv(header['file_size'])
s.recv(real_data_len)
自定义报头：
import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) phone.bind(('127.0.0.1',8080)) phone.listen(5) while True:
conn,addr=phone.accept()
while True:
cmd=conn.recv(1024)
if not cmd:break
print('cmd: %s' %cmd) res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE)
err=res.stderr.read()
print(err)
if err:
back_msg=err
else:
back_msg=res.stdout.read() conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度
conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 conn.close()
服务端
import socket,time,struct s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080)) while True:
msg=input('>>: ').strip()
if len(msg) == 0:continue
if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) l=s.recv(4)
x=struct.unpack('i',l)[0]
print(type(x),x)
# print(struct.unpack('I',l))
r_s=0
data=b''
while r_s < x:
r_d=s.recv(1024)
data+=r_d
r_s+=len(r_d) # print(data.decode('utf-8'))
print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
客户端
我们可以把报头做成字典，字典里包含将要发送的真实数据的详细信息，然后json序列化，然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节（4个自己足够用了）
发送时：
先发报头长度
再编码报头内容然后发送
最后发真实内容
接收时：
先手报头长度，用struct取出来
根据取出的长度收取报头内容，然后解码，反序列化
从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息，然后去取真实的数据内容
import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) phone.bind(('127.0.0.1',8080)) phone.listen(5) while True:
conn,addr=phone.accept()
while True:
cmd=conn.recv(1024)
if not cmd:break
print('cmd: %s' %cmd) res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
shell=True,
stdout=subprocess.PIPE,
stderr=subprocess.PIPE)
err=res.stderr.read()
print(err)
if err:
back_msg=err
else:
back_msg=res.stdout.read() headers={'data_size':len(back_msg)}
head_json=json.dumps(headers)
head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8') conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度
conn.send(head_json_bytes) #再发报头
conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 conn.close()
服务端（定制复杂点的报头）
from socket import *
import struct,json ip_port=('127.0.0.1',8080)
client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
client.connect(ip_port) while True:
cmd=input('>>: ')
if not cmd:continue
client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8')) head=client.recv(4)
head_json_len=struct.unpack('i',head)[0]
head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8'))
data_len=head_json['data_size'] recv_size=0
recv_data=b''
while recv_size < data_len:
recv_data+=client.recv(1024)
recv_size+=len(recv_data) print(recv_data.decode('utf-8'))
#print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
客户端
FTP：上传下载文件
import socket
import struct
import json
import subprocess
import os class MYTCPServer:
address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 server_dir='file_upload' def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True):
"""Constructor. May be extended, do not override."""
self.server_address=server_address
self.socket = socket.socket(self.address_family,
self.socket_type)
if bind_and_activate:
try:
self.server_bind()
self.server_activate()
except:
self.server_close()
raise def server_bind(self):
"""Called by constructor to bind the socket.
"""
if self.allow_reuse_address:
self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
self.socket.bind(self.server_address)
self.server_address = self.socket.getsockname() def server_activate(self):
"""Called by constructor to activate the server.
"""
self.socket.listen(self.request_queue_size) def server_close(self):
"""Called to clean-up the server.
"""
self.socket.close() def get_request(self):
"""Get the request and client address from the socket.
"""
return self.socket.accept() def close_request(self, request):
"""Called to clean up an individual request."""
request.close() def run(self):
while True:
self.conn,self.client_addr=self.get_request()
print('from client ',self.client_addr)
while True:
try:
head_struct = self.conn.recv(4)
if not head_struct:break head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0]
head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding)
head_dic = json.loads(head_json) print(head_dic)
#head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123}
cmd=head_dic['cmd']
if hasattr(self,cmd):
func=getattr(self,cmd)
func(head_dic)
except Exception:
break def put(self,args):
file_path=os.path.normpath(os.path.join(
self.server_dir,
args['filename']
)) filesize=args['filesize']
recv_size=0
print('----->',file_path)
with open(file_path,'wb') as f:
while recv_size < filesize:
recv_data=self.conn.recv(self.max_packet_size)
f.write(recv_data)
recv_size+=len(recv_data)
print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize)) tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080)) tcpserver1.run()
服务端
import socket
import struct
import json
import os class MYTCPClient:
address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 def __init__(self, server_address, connect=True):
self.server_address=server_address
self.socket = socket.socket(self.address_family,
self.socket_type)
if connect:
try:
self.client_connect()
except:
self.client_close()
raise def client_connect(self):
self.socket.connect(self.server_address) def client_close(self):
self.socket.close() def run(self):
while True:
inp=input(">>: ").strip()
if not inp:continue
l=inp.split()
cmd=l[0]
if hasattr(self,cmd):
func=getattr(self,cmd)
func(l) def put(self,args):
cmd=args[0]
filename=args[1]
if not os.path.isfile(filename):
print('file:%s is not exists' %filename)
return
else:
filesize=os.path.getsize(filename) head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize}
print(head_dic)
head_json=json.dumps(head_dic)
head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes))
self.socket.send(head_struct)
self.socket.send(head_json_bytes)
send_size=0
with open(filename,'rb') as f:
for line in f:
self.socket.send(line)
send_size+=len(line)
print(send_size)
else:
print('upload successful') client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) client.run()
客户端
认证客户端的链接合法性
如果你想在分布式系统中实现一个简单的客户端链接认证功能，又不像SSL那么复杂，那么利用hmac+加盐的方式来实现
from socket import *
import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang'
def conn_auth(conn):
'''
认证客户端链接
:param conn:
:return:
'''
print('开始验证新链接的合法性')
msg=os.urandom(32)
conn.sendall(msg)
h=hmac.new(secret_key,msg)
digest=h.digest()
respone=conn.recv(len(digest))
return hmac.compare_digest(respone,digest) def data_handler(conn,bufsize=1024):
if not conn_auth(conn):
print('该链接不合法,关闭')
conn.close()
return
print('链接合法,开始通信')
while True:
data=conn.recv(bufsize)
if not data:break
conn.sendall(data.upper()) def server_handler(ip_port,bufsize,backlog=5):
'''
只处理链接
:param ip_port:
:return:
'''
tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_server.bind(ip_port)
tcp_socket_server.listen(backlog)
while True:
conn,addr=tcp_socket_server.accept()
print('新连接[%s:%s]' %(addr[0],addr[1]))
data_handler(conn,bufsize) if __name__ == '__main__':
ip_port=('127.0.0.1',9999)
bufsize=1024
server_handler(ip_port,bufsize)
服务端
from socket import *
import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang'
def conn_auth(conn):
'''
验证客户端到服务器的链接
:param conn:
:return:
'''
msg=conn.recv(32)
h=hmac.new(secret_key,msg)
digest=h.digest()
conn.sendall(digest) def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_client.connect(ip_port) conn_auth(tcp_socket_client) while True:
data=input('>>: ').strip()
if not data:continue
if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
print(respone.decode('utf-8'))
tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__':
ip_port=('127.0.0.1',9999)
bufsize=1024
client_handler(ip_port,bufsize)
客户端
from socket import * def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_client.connect(ip_port) while True:
data=input('>>: ').strip()
if not data:continue
if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
print(respone.decode('utf-8'))
tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__':
ip_port=('127.0.0.1',9999)
bufsize=1024
client_handler(ip_port,bufsize)
客户端(非法:不知道加密方式)
from socket import *
import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang1111'
def conn_auth(conn):
'''
验证客户端到服务器的链接
:param conn:
:return:
'''
msg=conn.recv(32)
h=hmac.new(secret_key,msg)
digest=h.digest()
conn.sendall(digest) def client_handler(ip_port,bufsize=1024):
tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
tcp_socket_client.connect(ip_port) conn_auth(tcp_socket_client) while True:
data=input('>>: ').strip()
if not data:continue
if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8'))
respone=tcp_socket_client.recv(bufsize)
print(respone.decode('utf-8'))
tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__':
ip_port=('127.0.0.1',9999)
bufsize=1024
client_handler(ip_port,bufsize)
客户端(非法:不知道secret_key)
socketserver实现并发
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）
server类：
request类：
继承关系:
以下述代码为例，分析socketserver源码：
ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer)
ftpserver.serve_forever()
查找属性的顺序：ThreadingTCPServer->ThreadingMixIn->TCPServer->BaseServer
- 实例化得到ftpserver，先找类ThreadingTCPServer的__init__,在TCPServer中找到，进而执行server_bind,server_active
- 找ftpserver下的serve_forever,在BaseServer中找到，进而执行self._handle_request_noblock()，该方法同样是在BaseServer中
- 执行self._handle_request_noblock()进而执行request, client_address = self.get_request()（就是TCPServer中的self.socket.accept()），然后执行self.process_request(request, client_address)
- 在ThreadingMixIn中找到process_request，开启多线程应对并发，进而执行process_request_thread，执行self.finish_request(request, client_address)
- 上述四部分完成了链接循环，本部分开始进入处理通讯部分，在BaseServer中找到finish_request,触发我们自己定义的类的实例化，去找__init__方法，而我们自己定义的类没有该方法，则去它的父类也就是BaseRequestHandler中找....
源码分析总结：
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
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', <socket.socket fd=200, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080)>)
- self.client_address即客户端地址
import socketserver
import struct
import json
import os
class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler):
coding='utf-8'
server_dir='file_upload'
max_packet_size=1024
BASE_DIR=os.path.dirname(os.path.abspath(__file__))
def handle(self):
print(self.request)
while True:
data=self.request.recv(4)
data_len=struct.unpack('i',data)[0]
head_json=self.request.recv(data_len).decode(self.coding)
head_dic=json.loads(head_json)
# print(head_dic)
cmd=head_dic['cmd']
if hasattr(self,cmd):
func=getattr(self,cmd)
func(head_dic)
def put(self,args):
file_path = os.path.normpath(os.path.join(
self.BASE_DIR,
self.server_dir,
args['filename']
)) filesize = args['filesize']
recv_size = 0
print('----->', file_path)
with open(file_path, 'wb') as f:
while recv_size < filesize:
recv_data = self.request.recv(self.max_packet_size)
f.write(recv_data)
recv_size += len(recv_data)
print('recvsize:%s filesize:%s' % (recv_size, filesize)) ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer)
ftpserver.serve_forever()
FtpServer
import socket
import struct
import json
import os class MYTCPClient:
address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 def __init__(self, server_address, connect=True):
self.server_address=server_address
self.socket = socket.socket(self.address_family,
self.socket_type)
if connect:
try:
self.client_connect()
except:
self.client_close()
raise def client_connect(self):
self.socket.connect(self.server_address) def client_close(self):
self.socket.close() def run(self):
while True:
inp=input(">>: ").strip()
if not inp:continue
l=inp.split()
cmd=l[0]
if hasattr(self,cmd):
func=getattr(self,cmd)
func(l) def put(self,args):
cmd=args[0]
filename=args[1]
if not os.path.isfile(filename):
print('file:%s is not exists' %filename)
return
else:
filesize=os.path.getsize(filename) head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize}
print(head_dic)
head_json=json.dumps(head_dic)
head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes))
self.socket.send(head_struct)
self.socket.send(head_json_bytes)
send_size=0
with open(filename,'rb') as f:
for line in f:
self.socket.send(line)
send_size+=len(line)
print(send_size)
else:
print('upload successful') client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) client.run()
FtpClient
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