python之路-----网络编程

　　一：客户端/服务端j架构(C/S架构)

　　在生活中，最常见的C/S架构即是APP和网页服务器这个架构。Client和Server之间利用网络来进行通信，客户端和服务器端的程序不同，用户的程序主要在客户端，服务器端主要提供数据管理、数据共享、数据及系统维护和并发控制等，客户端程序主要完成用户的具体的业务。这样写开发更简单，操作简便。B/S架构(浏览器/服务器)也是属于C/S架构中的一员。

　　server端具有以下特点 ：

　　1.继续的提供服务　　

　　2.绑定一个唯一的地址（有ip + 端口组成）

2.SOCKET 介绍

　　因为client和 server之间的通信需要利用到网络，所以我们有必要先了解下网络协议和iso模式。关于网络的介绍，可以看：http://www.cnblogs.com/white-small/p/6714006.html。

　　我们编写的软件，是 工作在应用层的，软件数据需要发送出去，必须经过传输层。由于传输层的协议负责，所以系统在应用层和传输层之间又新加 了一个socket层，socket的作用既是对传输层的协议进行封装，这样我们只需要通过socket调用对应端口，既可以实现调用传输层对应的协议，隔离了复杂度 ，降低了开发难度。

　　

　　socket总结：

　　　　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

补充知识

三.套接字

　　套接字的分类：　

　　1.基于文件类型的套接字 (解决通个服务器不同软件之间的通信)

　　　　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

　　2.基于网络类型的套接字　　　

　　　　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:

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　　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

 1 import socket
 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0)
 3 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。
 4
 5 获取tcp/ip套接字
 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7
 8 获取udp/ip套接字
 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)
10
11 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。
12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)

socket函数用服务端套接字函数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

　　ps：
　　1.由于tcp是面向流的协议，所以数据之前没有明显的边界 。如果客户端发包的内容为空，由于服务端的内存一直没有数据,造成了程序卡住.在windows系统中，如果收到
空数据包会进行报错，所以需要异常处理，在linux中，客户端如果异常端口，服务端会一直接受空数据，发送空数据(由于没有接收方)，造成死循环，服务端卡主，所以需要判断是否为空信息，为空则跳过本次通信过程。所以
使用tcp进行传输时，需要对数据内容进行判断,进行发送空数据。

import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
print('start')
conn,addr=phone.accept()
print(addr)
print(conn)
while True:
    data=conn.recv(1024)
    print(data)
    conn.send(data.upper())
print('end')
conn.close()
phone.close()

服务端

import socket,time
phone=socket.socket()
phone.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
    msg=input(">>;")
   # if not msg:continue
    phone.send(msg.encode('utf-8'))
    data=phone.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))
phone.close()

客户端

四.基于TCP的套接字

　　1.基本流程

server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)  #创建socket对象,选择使用的地址族和协议类型
server.bind(('127.0.0.1',8080))   #绑定唯一地址，元组的形式（Ip,端口)
server.listen(5)  #监听数，当服务端已经和客户端进行通信时，最大保留其他客户端链接的数量
conn,addr=server.accept()    #等待接受数据，接受内容为(链接对象,客户端地址+端口)
conn.recv(1024)     #接受数据，每次最多接受的大小。（接受的大小为1024的倍数，最大为8192）
conn.send(data)      #data需要伟bytes类型
conn.close()          #关闭链接
server.close()        #关闭服务器程序

服务端基本流程

client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)  #创建socket对象,选择使用的地址族和协议类型
client.connect(('127.0.0.1',8080))   #链接服务器地址，元组的形式（Ip,端口)
client.recv(1024)     #接受数据，每次最多接受的大小。（接受的大小为1024的倍数，最大为8192）
client.send(data)      #data需要伟bytes类型
client.close()          #关闭链接

客户端基本流程

　　2.简单程序

import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
conn,addr=phone.accept()
data=conn.recv(1024)
print(data.decode('utf8'))
dat=input('>>:')
conn.send(dat.encode('utf-8'))
conn.close()
phone.close()

服务端

import socket,time
phone=socket.socket()
phone.connect(('192.168.192.140',8080))

msg=input(">>;")
# if not msg:continue
phone.send(msg.encode('utf-8'))
data=phone.recv(1024)
print(data.decode('utf-8'))
phone.close()

　　这个是个简单的程序，服务端只能实现一次连接和通信。由于服务端需要实现持续的服务，所以服务端需要完成连接循环和通信循环，改善后的代码如下:

import socket
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5)
while True:
    conn,addr=phone.accept()
    while True:
        data=conn.recv(1024)
        print(data.decode('utf8'))
        dat=input('>>:')
        conn.send(dat.encode('utf-8'))
    conn.close()
phone.close()

服务端改进

import socket,time
phone=socket.socket()
phone.connect(('192.168.192.140',8080))
while True:
    msg=input(">>;")
   # if not msg:continue
    phone.send(msg.encode('utf-8'))
    data=phone.recv(1024)
    print(data.decode('utf-8'))
phone.close()

客户端改进

　　3.解决server端端口重复问题；

　　　　　　　　　　

　　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）

解决方法:

#加入一条socket配置，重用ip和端口

server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
server.bind(('127.0.0.1',8080))

方法一

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

方法二

五.基于UDP的套接字

1.UDP服务端基本流程

ss = socket()   #创建一个服务器的套接字
ss.bind()       #绑定服务器套接字
inf_loop:       #服务器无限循环
    cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
ss.close()                         # 关闭服务器套接字

　　UDP客户端基本流程

cs = socket()   # 创建客户套接字
comm_loop:      # 通讯循环
    cs.sendto()/cs.recvfrom()   # 对话(发送/接收)
cs.close()                      # 关闭客户套接字

2.UDP套接字简单示例

import socket
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(('127.0.0.1',8080))
while True:
    recv_data,addr=server.recvfrom(1024)
    print(recv_data)
    server.sendto(recv_data.upper(),addr)
    print('end')

udp服务端

import socket
client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
server_ip=('127.0.0.1',8080)
while True:
    udpdata=input(">>:")
    client.sendto(udpdata.encode('utf8'),server_ip)
    recv_data,addr=client.recvfrom(1024)
    print(recv_data.decode('utf8'))
    print(addr)

udp客户端

3.由于UDP是无连接的，所以UDP可以同时多个客户端与服务端通信

import socket

ip_port=('127.0.0.1',8080)
server=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
server.bind(ip_port)
while True:
    msg,addr=server.recvfrom(1024)
    print('收到来自[%s:%s]的一条信息:%s'%(addr[0],addr[1],msg))
    back_msg = input('回复消息: ').strip()
    server.sendto(back_msg.encode('utf-8'), addr)

server

import socket
client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
role=input('输入用户名:')
while True:
    udpdata=input(">>:")
    client.sendto(udpdata.encode('utf8'),('127.0.0.1',8080))
    print('%s：%s'%(role,udpdata))
    recv_data,addr=client.recvfrom(1024)
    print(recv_data.decode('utf8'))
    print(addr)

client

4.时间服务器

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

ntp服务端

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

ntp客户端

六：TCP和UDP的 比较

机制的不同:

　　　　tcp是基于数据流的，而udp是基于数据报的

1. 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（造成粘包现象的根本原因）。
2. 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
3. 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.

使用命令的区别:

　　tcp:send(data) 发送数据，recv(size)接受数据

　　udp:sendto(data,to_addri_p)发送数据,recv(size)接受数据

　　命令的详细区别：

　　send 和 sendto:

1. send(bytes_data):发送数据流，数据流bytes_data若为空，自己这段的缓冲区也为空，操作系统不会控制tcp协议发空包
2. sendinto(bytes_data,ip_port)：发送数据报，bytes_data为空，还有ip_port,所有即便是发送空的bytes_data,数据报其实也不是空的，自己这端的缓冲区收到内容，操作系统就会控制udp协议发包。

　　recv和recvform：

　　1.tcp协议：

　　（1）如果收消息缓冲区里的数据为空，那么recv就会阻塞（阻塞很简单，就是一直在等着收）

　　（2）只不过tcp协议的客户端send一个空数据就是真的空数据，客户端即使有无穷个send空，也跟没有一个样。

　　（3）tcp基于链接通信

• 基于链接，则需要listen（backlog），指定半连接池的大小
• 基于链接，必须先运行的服务端，然后客户端发起链接请求
• 对于mac系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空(解决方法是：服务端在收消息后加上if判断，空消息就break掉通信循环)
• 对于windows/linux系统：如果一端断开了链接，那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞，收到的是空(解决方法是：服务端通信循环内加异常处理，捕捉到异常后就break掉通讯循环)

　　2.udp协议

　　（1）如果收消息缓冲区里的数据为“空”，recvfrom也会阻塞

　　（2）只不过udp协议的客户端sendinto一个空数据并不是真的空数据（包含：空数据+地址信息，得到的报仍然不会为空），所以客户端只要有一个sendinto（不管是否发送空数据，都不是真的空数据），服务端就可以recvfrom到数据。

　　（3）udp无链接

• 无链接，因而无需listen（backlog），更加没有什么连接池之说了
• 无链接，udp的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端，可以己端一个劲的发消息，只不过数据丢失
• recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时，在mac和linux系统上数据直接丢失，在windows系统上发送的比接收的大直接报错
• 只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据，数据丢失

注意：

　　1.你单独运行上面的udp的客户端，你发现并不会报错，相反tcp却会报错，因为udp协议只负责把包发出去，对方收不收，我根本不管，而tcp是基于链接的，必须有一个服务端先运行着，客户端去跟服务端建立链接然后依托于链接才能传递消息，任何一方试图把链接摧毁都会导致对方程序的崩溃。

　　2.上面的udp程序，你注释任何一条客户端的sendinto，服务端都会卡住，为什么？因为服务端有几个recvfrom就要对应几个sendto。

七.粘包现象

　　1.什么的粘包：

　　粘包是指发送方发送的若干包数据到接收方接收时粘成一包，从接收缓冲区看，后一包数据的头紧接着前一包数据的尾。

　　2.粘包的原因：

　　tcp是面向流的传输协议，数据流之间没有确切的边界。（不知道数据有多长，需要收到哪为止。服务端在收数据的时候，没有数据的 描述信息。）所以只有TCP有粘包现象，UDP永远不会粘包。

　　3.tcp和udp的特点

　　udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对一个一个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。

　　4.socket发送数据的传输过程：

　　　　　　　　　　　　　　　　　　

　　在socket数据进行传输时，应用程序会把数据存入缓存中，这时候数据的发送已经跟应用程序没有关系了，是由系统来进行控制发送的。这时候系统会根据程序所定义的传输数据的协议来进行数据发送。如果是udp协议，则会计算数据大小并打上数据头部，所以即使你发送的是空数据，由于有头部，所以服务端接受到的数据也不是为空。由于udp头部有数据的大小，有明显的数据边界，所以不会造成粘包现象。当使用TCP协议进行传输时，如果你每次发送给的数据都很小，那么TCP协议会将数次数据合并在一个数据包发送给服务端，造成了粘包现象（这只是一种情况）。

　　在socket接受数据时，数据先到达缓存空间，在由socket应用程序从缓存空间中读取。

　　补充:由于tcp发送数据后，需要接受到对端的确认包才会把数据从缓存中清除掉，所以tcp是可靠传输。而udp发送数据后直接将数据从缓存中删除，所以udp是不可靠传输协议。

　　5.粘包现象发生的场景:

　　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，数据了很小，会合到一起，产生粘包）

　　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）

　　

八.解决粘包的办法

　　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。

　　1.low版解决办法:

　　先将数据的大小发送给服务端，服务端收到后给客户端发送一个确认的信息，客户端再将数据发送到服务端。代码如下 :

import socket,subprocess
ip_port=('127.0.0.1',8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

s.bind(ip_port)
s.listen(5)

while True:
    conn,addr=s.accept()
    print('客户端',addr)
    while True:
        msg=conn.recv(1024)
        if not msg:break
        res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,\
                            stdin=subprocess.PIPE,\
                         stderr=subprocess.PIPE,\
                         stdout=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        if err:
            ret=err
        else:
            ret=res.stdout.read()
        data_length=len(ret)
        conn.send(str(data_length).encode('utf-8'))
        data=conn.recv(1024).decode('utf-8')
        if data == 'recv_ready':
            conn.sendall(ret)
    conn.close()

服务端

服务端

import socket,time
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'))
    length=int(s.recv(1024).decode('utf-8'))
    s.send('recv_ready'.encode('utf-8'))
    send_size=0
    recv_size=0
    data=b''
    while recv_size < length:
        data+=s.recv(1024)
        recv_size+=len(data)

    print(data.decode('utf-8'))

客户端

客户端

　　为何low：

　　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。

　　2.使用struct模块来解决粘包

　　该模块可以把一个类型，如数字，转成固定长度的bytes

　　1.我们使用struct将数据长度使用struck封装完后发送给客户端，客户端再跟进长度来进行数据接受

#! _*_ encoding:utf-8_*_
import socket,subprocess,sys,struct
serve=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
serve.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
serve.bind(('192.168.192.140',8080))
serve.listen(5)
print('starting')
while True:
    conn,addr=serve.accept()
    while True:
        try:
            cmd=conn.recv(1024)
            if "-" in cmd:
                cmd=cmd.split()
            res=subprocess.Popen(cmd,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
            err=res.stderr.read()
            out=res.stdout.read()
            data_len=len(out)+len(err)  #获取数据长度
            data_head=struct.pack('i',data_len)   #struct封装，i模式固定长度为4
            conn.send(data_head)
            conn.send(err)
            conn.send(out)
        except:
            break
    conn.close()
serve.close

服务端

import socket,struct
client=socket.socket()
client.connect(('192.168.192.140',8080))
while True:
    cmd=input('>>;')
    if not cmd:continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data_head=client.recv(4)
    data_len=struct.unpack('i',data_head)[0]  #接受数据长度
    rev_len=0
    date_contains=''
    while data_len>rev_len:   #接受数据，数据接受大小小于长度则继续接受
        res=client.recv(1024)
        rev_len+=len(res)
        date_contains=date_contains+res.decode('utf8')
    print(date_contains)
client.close()

　　2.由于struct模式对于封装的数据有长度大小。当数据过大时则会进行报错。所以我们可以使用定义一个字典形式的头部，用json序列化后再有struct封装。

#! _*_ encoding:utf-8_*_
'''当文件太大，我们使用struct进行封装，会导致报错。而且这个头部只能传输一个文件大小。我们可以将头部定义为字典，再将字典使用json封装。将封装后的头部大小发送给
    客户端，客户端以此大小来接收头部，并将字典反序列化出来
'''
import socket,subprocess,sys,struct,json
serve=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
serve.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
serve.bind(('192.168.192.140',8080))
serve.listen(5)
print('starting')
while True:
    conn,addr=serve.accept()
    while True:
        try:
            cmd=conn.recv(1024)
            if "-" in cmd:
                cmd=cmd.split()
            res=subprocess.Popen(cmd,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
            err=res.stderr.read()
            out=res.stdout.read()
            data_len=len(out)+len(err)
            data_dict={'data_len':data_len}
            data_json=json.dumps(data_dict)
            data_head=struct.pack('i',data_json)
            conn.send(data_head)
            conn.send(err)
            conn.send(out)
        except:
            break
    conn.close()
serve.close

服务端自制报头

import socket,struct,json
client=socket.socket()
client.connect(('192.168.192.140',8080))
while True:
    cmd=input('>>;')
    if not cmd:continue
    client.send(cmd.encode('utf-8'))
    data_head=client.recv(4)
    json_len=struct.unpack('i',data_head)[0]
    data_json=client.recv(json_len)
    data_dict=json.loads(data_json)
    data_len=data_dict['data_len']
    rev_len=0
    date_contains=''
    while data_len>rev_len:
        res=client.recv(1024)
        rev_len+=len(res)
        date_contains=date_contains+res.decode('utf8')
    print(date_contains)
client.close()

客户端自制报头

　　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

　　FTP程序

import socket,json,struct,os

class FtpServer:
    AF_faminly=socket.AF_INET
    sock_type=socket.SOCK_STREAM
    max_wait_num=5
    allowe_reuse_porte=False
    dir_name='file_upload1'
    max_size=8192
    coding='utf-8'
    def __init__(self,addr,active=True):
        self.socket=socket.socket(FtpServer.AF_faminly,FtpServer.sock_type)
        self.addr=addr
        if active:
            try:
                self.server_bind()
                self.server_listen()
            except:
                self.server_close()
                raise
    def server_bind(self):
        if FtpServer.allowe_reuse_porte:
            self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
        self.socket.bind(self.addr)

    def server_listen(self):
        self.socket.listen(FtpServer.max_wait_num)

    def server_close(self):
        self.socket.close()
    def get_requet(self):
        return self.socket.accept()
    def close_request(self):
        self.socket.close()
    def run(self) -> object:
        print('running')
        self.conn,self.client_ip=self.get_requet()
        head_pack=self.conn.recv(4)
        head_len=struct.unpack('i',head_pack)[0]
        head_json=self.conn.recv(head_len)
        head_dict=json.loads(head_json)
        cmd=head_dict['cmd']
        if hasattr(self,cmd):
            func=getattr(self,cmd)
            func(head_dict)

    def put(self,head):
        base_file = os.path.abspath(FtpServer.dir_name)
        self.file_name = os.path.join(base_file, head['filename'])
        print(self.file_name)
        print(type(self.file_name))
        with open(self.file_name, 'wb') as f:
            reve_len = 0
            while reve_len < head['filesize']:
                data = self.conn.recv(FtpServer.max_size)
                f.write(data)
                reve_len += len(data)
                print('reveing:%s' % reve_len)
            print('end')

s=FtpServer(('127.0.0.1',8080))
s.run()

ftp服务端

import socket,json,struct,os
class FtpClient:
    AF_faminly=socket.AF_INET
    sock_type=socket.SOCK_STREAM
    coding='utf-8'
    def __init__(self,server_addr,connect=True):
        self.socket=socket.socket(FtpClient.AF_faminly,
                                  FtpClient.sock_type,)
        self.addr=server_addr
        if connect:
            try:
                self.conn()
            except:
                self.close_conn()
                raise

    def conn(self):
        self.socket.connect(self.addr)
    def close_conn(self):
        self.socket.close()

    def run(self) -> object:
        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,l):
        cmd=l[0]
        filepath = os.path.normpath(l[1])
        if not os.path.isfile(filepath):
            print('你要上传的文件不存在')
            return
        else:
            filesize = os.path.getsize(filepath)
            filename = os.path.basename(filepath)
        head_dict = {'cmd': cmd, 'filesize': filesize, 'filename': filename}
        head_json = json.dumps(head_dict)
        json_len = len(head_json)
        json_pack = struct.pack('i', json_len)
        self.socket.send(json_pack)
        self.socket.send(head_json.encode(FtpClient.coding))
        send_rize=0
        with open(filepath, 'rb') as f:
            for line in f:
                self.socket.send(line)
                send_rize+=len(line)
                print(send_rize)
            else:
                print('success')
        self.close_conn()
client=FtpClient(('127.0.0.1',8080))
client.run()

ftp客户端

九.SOCKETSERVER

　　

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

1. 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
2. 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
3. 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)
4. 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)
5. 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

1. self.server即套接字对象
2. self.request即一个链接
3. self.client_address即客户端地址

基于udp的socketserver我们自己定义的类中的

1. 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)>)
2. self.client_address即客户端地址