python学习之路-9 socket网络编程

socket基础

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】

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socket服务端和客户端原理图:

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socket参数详解

• 实例化socket对象

sk = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM,0) # 实例化socket对象

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

• socket对象的方法

sk.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

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一个简单的socket服务端和客户端

• socket服务端

# socket服务端
import socket   # 导入socket模块
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以挂起的客户端数量
	
	
conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
	
print(addr)
	
recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
	
print(recv_data)
conn.send(recv_data.upper())      # 给客户端发送消息
	
conn.close()

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
send_data = input(">")
sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
recv_data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
print(recv_data)
sk.close()      # 关闭socket连接

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使服务端和客户端能够循环收发信息,上面的代码只能够相互发送一次数据，在原始的代码基础之上进行改良

• socket 服务端

import socket   # 导入socket模块
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以挂起的客户端数量
	
	
conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
print(addr)
	
while True:
    recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
    print(recv_data)
    conn.send(recv_data.upper())      # 给客户端发送消息
	
conn.close()

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
while True:
    send_data = input(">")
    sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
    recv_data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
    print(recv_data)
sk.close()      # 关闭socket连接
	

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当客户端输入“exit“时，客户端和服务器端都能够退出，上面的代码实现了客户端和服务端循环收发数据，但是客户端不能够退出，现在要加一个功能

• socket服务端

import socket   # 导入socket模块
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以挂起的客户端数量
	
conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
print(addr)
	
while True:
    recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
    if str(recv_data, encoding="utf-8") == '': break    # 如果客户端断开连接,则conn断开,conn.recv则为空
    print(recv_data)
    conn.send(recv_data.upper())      # 给客户端发送消息
	
conn.close()
	

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
while True:
    send_data = input(">")
    if send_data == "exit": break
    sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
    recv_data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
    print(recv_data)
sk.close()      # 关闭socket连接

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上面的功能实现了客户端输入exit然后客户端和服务器都退出，但是到目前为止，服务器端只能够服务一个客户端，这个时候新的需求要求服务端可以服务多个客户端同时连接。（测试的时候同时开多个客户端进行测试）

• socket服务端

import socket   # 导入socket模块
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以监听的客户端数量
	
	
while True:
    conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
    print(addr)
	
    while True:
        recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
        if str(recv_data, encoding="utf-8") == '': break    # 如果客户端断开连接,则conn断开,conn.recv则为空
        print(recv_data)
        conn.send(recv_data.upper())      # 给客户端发送消息
	
    conn.close()

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
while True:
    send_data = input(">")
    if send_data == "exit": break
    sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
    recv_data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
    print(recv_data)
sk.close()      # 关闭socket连接
	

socket之远程执行命令

根据socket客户端输入的命令，在服务端系统中执行该命令，将执行系统命令返回的数据返回给客户端

• socket服务端

import socket   # 导入socket模块
import subprocess
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以监听的客户端数量
	
	
while True:
    conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
    print(addr)
	
    while True:
        recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
        if str(recv_data, encoding="utf-8") == '': break    # 如果客户端断开连接,则conn断开,conn.recv则为空
        print(recv_data)
	
        # send_data = recv_data.upper()
	
        p = subprocess.Popen(str(recv_data, encoding="utf-8"), shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
        res = p.stdout.read()
	
        if len(res) == 0:
            res = bytes("Error", encoding="utf-8")
	
        conn.send(res)      # 给客户端发送消息
	
    conn.close()

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9999)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
while True:
    send_data = input(">")
    if send_data == "exit": break
    sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
    recv_data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
    print(recv_data)
sk.close()      # 关闭socket连接
	

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socket粘包处理

当socket服务端给客户端发送的数据大小大于socket接收的大小的时候，就会出现黏包,通过下面代码可以解决粘包的问题

• socket服务端

import socket   # 导入socket模块
import subprocess
	
ip_port = ('127.0.0.1',9998)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.bind(ip_port)    # 绑定ip和端口号
sk.listen(5)        # 同时可以监听的客户端数量
	
	
while True:
    conn,addr = sk.accept()     # 进入阻塞状态,等待客户端连接,返回一个新的客户端的套接字和客户端的ip地址及端口,该套接字表示当前客户端的唯一标识
    print(addr)
	
    while True:
        recv_data = conn.recv(1024)       # 接收客户端的消息
        if str(recv_data, encoding="utf-8") == '': break    # 如果客户端断开连接,则conn断开,conn.recv则为空
        print(recv_data)
	
        p = subprocess.Popen(str(recv_data, encoding="utf-8"), shell=True, stdout=subprocess.PIPE)
        res = p.stdout.read()
	
        if len(res) == 0:
            res = bytes("Error", encoding="utf-8")
	
        data_size = len(res)    # 首先计算需要发送的数据的大小
        conn.send(bytes(str(data_size), encoding="utf-8"))  # 发送即将发送的数据的大小
	
        conn.send(res)      # 给客户端发送消息
	
    conn.close()

• socket客户端

import socket
	
ip_port = ('127.0.0.1',9998)
	
sk = socket.socket()    # 创建socket对象
sk.connect(ip_port)     # 调用socket对象的connect方法连接服务器的ip和端口
	
while True:
    send_data = input(">")
    if send_data == "exit": break
    sk.send(bytes(send_data, encoding="utf-8"))     # 给服务端发送数据,需要发送字节(python2中可以发字符串)
	
    data_size = sk.recv(1024) # 先获取服务端发送过来的数据大小
    data_size = str(data_size, encoding="utf-8")
    print(data_size)
    recv_data = b''  # 接收b到的数据会进行拼接保存到该字符串中
    recv_data_size = 0
    while recv_data_size < int(data_size):
        data = sk.recv(1024)       # 接收服务器的信息
        recv_data_size += len(data)
        recv_data += data
        print("已接收字符串长度:", recv_data_size)
	
    print(str(recv_data, encoding="utf-8"))
sk.close()      # 关闭socket连接

socket之多并发

• socket服务端

import socketserver

class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):

    def handle(self):
        # print self.request,self.client_address,self.server
        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:
            data = conn.recv(1024)
            data = data.decode()
            if data == 'exit':
                Flag = False
            elif data == '0':
                conn.sendall(bytes('通过可能会被录音.balabala一大推', encoding="utf-8"))
            else:
                conn.sendall(bytes('请重新输入.', encoding="utf-8"))


if __name__ == '__main__':
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8009), MyServer)
    server.serve_forever()
    

• socket客户端

import socket

ip_port = ('127.0.0.1', 8009)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print('receive:',data.decode())
    inp = input('please input:')
    sk.sendall(bytes(inp, encoding="utf-8"))
    if inp == 'exit':
        break

sk.close()

socket多并发之执行服务器命令

在客户端输入命令，然后服务端执行该命令，将该命令的执行结果返回给客户端，同时可以有多个客户端同时连接，达到一个多并发的效果

• socket服务端

import socketserver
import subprocess
class MyServer(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        # print self.request,self.client_address,self.server
        self.request.sendall(bytes('欢迎连接socket server',encoding="utf-8"))
        while True:
            data = self.request.recv(1024)
            if len(data) == 0:break
            print("[%s] says:%s" % (self.client_address,data.decode() ))
            cmd = subprocess.Popen(data.decode(),shell=True,stdout=subprocess.PIPE,stderr=subprocess.PIPE)
            cmd_res =cmd.stdout.read()
            if not cmd_res:
               cmd_res = cmd.stderr.read()
            if len(cmd_res) == 0: #cmd has not output
               cmd_res = bytes("cmd has output",encoding="utf-8")
            self.request.send(cmd_res )

if __name__ == '__main__':
    server = socketserver.ThreadingTCPServer(('0.0.0.0',8009),MyServer)
    server.serve_forever()

• socket客户端

import socket

ip_port = ('127.0.0.1', 8009)
sk = socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)

while True:
    data = sk.recv(1024)
    print('receive:',data.decode())
    inp = input('请输入要执行的系统命令:')
    sk.sendall(bytes(inp, encoding="utf-8"))
    if inp == 'exit':
        break

sk.close()