0.本周知识点预览
- 网络编程基础
- socket
- socketserver
1.网络编程基础
1.socket
利用socket,我们就可以写网络编程的服务端和客户端实现通信了,附上两端的基本实现方法图:
从图上可以看到,网络编程需要服务端和客户端,应该先起服务端,再起客户端。
服务端的大致步骤为:
- 服务端实例化一个socket对象
- 服务端绑定特定的IP和端口
- 服务端监听所绑定的地址和端口
- 服务端等待连接
- 当客户端连接时,收到客户端的数据,经过处理后发送回客户端
- 循环步骤5,一直到结束连接
- 服务端关闭连接
客户端的大致步骤为:
- 客户端实例化一个socket对象
- 客户端连接服务端所监听的地址和端口
- 客户端建立连接
- 客户端发送数据,等待服务端处理后,接收数据
- 循环步骤4,一直到结束连接
- 客户端关闭连接
这里附上关于socket最简单的代码:
服务端:
import socket ###导入socket模块 s = socket.socket() ###实例化一个socket对象 server_addr = ("127.0.0.1",12345) s.bind(server_addr) ###绑定IP和端口 s.listen(1) ###在拒绝连接前,最大接收挂起的客户端为1个 conn,addr = s.accept() ###等待接收数据 while True: try: recv_data = conn.recv(1024) ###接收数据,最多收1024个字节,接收的类型必须是bytes类型 send_data = str(recv_data,encoding="utf-8").upper() ###把接收的数据转变成大写字母 conn.send(bytes(send_data,encoding="utf-8")) ###发送数据,类型必须是bytes类型 except Exception: continue conn.close() ###关闭连接
客户端:
import socket ###导入socket模块 s = socket.socket() ###实例化socket对象 server_info = ("127.0.0.1",12345) s.connect(server_info) ###连接服务端的地址和端口 while True: send_data = input(">> ").strip() ###客户端输入数据 if send_data == "exit":break if len(send_data) == 0:continue s.send(bytes(send_data,encoding="utf8")) ###客户端发送数据,类型必须是bytes类型 recv_data = s.recv(1024) ###客户端接收数据 print(str(recv_data,encoding="utf8")) s.close() ###关闭连接
先执行服务端代码,后执行客户端代码,在客户端执行的结果如下:
>> ls LS >> fuck FUCK >> haha HAHA >> exit Process finished with exit code 0
代码解析:以上代码实现了最简单的socket通信,这里需要注意的是,accept()、recv()、send()方法都是阻塞类型,参数不能为空,假如参数为空,程序就会阻塞住,不能执行下面的代码。
利用socket,我们可以实现在客户端类似ssh连接服务端一样,执行系统命令,下面是具体代码及讲解。
服务端:
import socket ###导入socket模块 import subprocess ###导入系统命令模块 s = socket.socket() ###实例化socket对象 server_addr = ("127.0.0.1",12345) s.bind(server_addr) ###绑定地址和端口 s.listen(1) ###在拒绝连接前,最大接收挂起的客户端为1个 while True: conn,addr = s.accept() ###等待接收数据 while True: try: recv_data = conn.recv(1024) ###接收数据 print(recv_data) result = subprocess.Popen(str(recv_data,encoding="utf8"),shell=True,stdout=subprocess.PIPE) ###执行系统命令 result_base = result res = result_base.stdout.read() ###获取命令结果 result_base.communicate() ###得到命令返回值 if result_base.returncode: ###判断命令返回值 send_data = "cmd error" elif len(res) == 0: send_data="None" else: send_data=str(res,encoding="utf-8") send_data = bytes(send_data,encoding="utf8") len_send_data = bytes(len(send_data)) ###发送字节类型数据 conn.send(send_data) ###发送字节类型数据 except Exception: break conn.close()
客户端和上个例子一样代码即可:
import socket ###导入socket模块 s = socket.socket() ###实例化socket对象 server_info = ("127.0.0.1",12345) s.connect(server_info) ###连接服务端的地址和端口 while True: send_data = input(">> ").strip() ###客户端输入数据 if send_data == "exit":break if len(send_data) == 0:continue s.send(bytes(send_data,encoding="utf8")) ###客户端发送数据,类型必须是bytes类型 recv_data = s.recv(1024) ###客户端接收数据 print(str(recv_data,encoding="utf8")) s.close() ###关闭连接
先执行服务端,再执行客户端,客户端执行结果如下:
>> ls socket_client.py socket_client1.py socket_client2.py socket_server.py socketclient_test.py socketserver_test.py test.py >> df -h Filesystem Size Used Avail Capacity iused ifree %iused Mounted on /dev/disk1 233Gi 173Gi 59Gi 75% 45438905 15542341 75% / devfs 180Ki 180Ki 0Bi 100% 622 0 100% /dev map -hosts 0Bi 0Bi 0Bi 100% 0 0 100% /net map auto_home 0Bi 0Bi 0Bi 100% 0 0 100% /home >> abcd cmd error
附上socket模块的其他方法:
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
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()
2.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。
附上服务端代码:
import socketserver ###导入socketserver模块 import subprocess ###导入系统命令模块 class MySocketServer(socketserver.BaseRequestHandler): ###创建一个类继承socketserver.BaseRequestHandler def handle(self): ###创建handle方法,必须叫handle,因为其父类有handle方法 self.request.sendall(bytes("欢迎致电10086...",encoding="utf8")) ###向所有客户端发送一条语句 while True: data = self.request.recv(1024) ###接收数据 str_data = data.decode() ###转码为字符串 ret = subprocess.Popen(str_data,shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE) ###执行系统命令 result = ret.stdout.read() if not result: result = ret.stderr.read() if len(result) == 0: result = bytes("执行结果为空",encoding="utf-8") if len(str_data) == 0: break print("[%s] says: [%s]" % (self.client_address,str_data)) ###打印客户端地址以及数据 self.request.sendall(result) ###发送数据 if __name__ == '__main__': server = socketserver.ThreadingTCPServer(("127.0.0.1",8007),MySocketServer) ###实例化socketserver.ThreadingTCPServer的对象,参数一是地址和端口,参数二是创建的类 server.serve_forever() ###执行对象的serve_forever方法,作用是循环监听
客户端:
import socket ip_port = ('127.0.0.1',8007) s = socket.socket() s.connect(ip_port) welcome_msg = s.recv(1024) print("from server: ",welcome_msg.decode()) while True: send_data = input(">> ").strip() if len(send_data) == 0:continue s.send(bytes(send_data,encoding='utf8')) recv_data = s.recv(1024) print(str(recv_data,encoding="utf8")) s.close()
客户端代码依旧是socket模块中的例子,先执行服务端代码,当两次及以上执行客户端代码时,发现输入的命令都能得到返回值,实现了并发的效果。