SOCKET编程

本节内容：

1. Socket语法及相关
2. SocketServer实现多并发　

SOCKET语法及相关

socket概念

socket本质上就是在2台网络互通的电脑之间，架设一个通道，两台电脑通过这个通道来实现数据的互相传递。 我们知道网络 通信 都 是基于 ip+port 方能定位到目标的具体机器上的具体服务，操作系统有0-65535个端口，每个端口都可以独立对外提供服务，如果 把一个公司比做一台电脑 ，那公司的总机号码就相当于ip地址， 每个员工的分机号就相当于端口， 你想找公司某个人，必须 先打电话到总机，然后再转分机 。

建立一个socket必须至少有2端， 一个服务端，一个客户端， 服务端被动等待并接收请求，客户端主动发起请求， 连接建立之后，双方可以互发数据。 

Socket Families(地址簇)

socket.AF_UNIX unix本机进程间通信 

socket.AF_INET　IPV4　

socket.AF_INET6  IPV6

Socket Types

socket.SOCK_STREAM  #for tcp

socket.SOCK_DGRAM   #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 #废弃了

Socket 方法

socket.socket(family=AF_INET, type=SOCK_STREAM, proto=0, fileno=None)


socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0) #获取要连接的对端主机地址

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()

　　套接字的文件描述符

socket.sendfile(file, offset=0, count=None)

     发送文件 ，但目前多数情况下并无什么卵用。

简单发送消息

socket server端

import socket

# 定义协议类型，默认可以对照上面参考
server = socket.socket()   # 声明SOCKET类型，同时生成SOCKET连接对象


server.bind(('localhost',6999))  # 绑定监听端口


server.listen()  # 监听,最大多少个连接，挂起的连接

print('kaishi deng dianhua')


while True:

    conn, addr = server.accept()  # 等电话打进来

    print('dianhua lai le')

    print(conn, addr)  # CONN就是客户端连过来而在服务器端为其生成的一个连接实例


    while True:

        data = conn.recv(1024)  # 接收消息
        print('recv:', data)
        if not data:
            print('close conn')
            break
        conn.send(data.upper())  # 发送


        # conn.sendall() # 发送全部，不一定会好使



server.close()　

　

客户端

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



import socket

# 定义协议类型，默认可以对照上面参考
client = socket.socket()   # 声明SOCKET类型，同时生成SOCKET连接对象


client.connect(('localhost',6999))


while True:

    msg = input('>>>:').strip()

    if len(msg) == 0:continue

    client.send(msg.encode('utf-8'))


    data = client.recv(1024)  # 1024 字节


    print('recv',data.decode())


client.close()

利用socket模拟ssh远程执行命令

socket server端

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



import socket
import os,time

server = socket.socket()

server.bind(('localhost', 9996))

server.listen()

while True:
    conn, addr = server.accept()

    print('new conn:', addr)

    while True:
        data = conn.recv(1024)
        if not data:
            print('客户端已断开')
            break

        print('执行指令：', data)
        cmd_res = os.popen(data.decode()).read()

        if len(cmd_res) == 0:
            cmd_res = 'cmd has no output'


        conn.send(str(len(cmd_res.encode())).encode('utf-8'))  # 发送大小给客户端


        # time.sleep(1) # 通过缓冲区超时，来解决粘包问题

        client_ack = conn.recv(1024) # wait client to confirm # 等待确认
        print('ack from client:',client_ack)

        conn.send(cmd_res.encode('utf-8'))



server.close()　　

client

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



import socket

client = socket.socket()

client.connect(('localhost',9996))


while True:
    cmd = input('>>>:').strip()

    if len(cmd) == 0:continue


    client.send(cmd.encode('utf-8'))

    cmd_res_size = client.recv(1024)   # 接收命令结果的长度

    print('命令结果大小',cmd_res_size)

    client.send('我准备好了'.encode())

    received_size = 0
    received_data = b''
    while received_size < int(cmd_res_size.decode()):

        data = client.recv(1024)
        received_size += len(data)    # 每次收到的有可能小于1024，所以必须用LEN判断
        received_data += data

    else:
        print('receve done',received_size)
        print(received_data.decode())


client.close()


# 因为缓冲区的问题，很可能会执行的命令的结果缓冲在这个BUFFERS里面，所以客户端再收的时候会从这个BUFFERS里面取　

　　

利用socket模拟ftp

socket server端

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



import socket,hashlib
import os

server = socket.socket()

server.bind(('localhost', 9996))

server.listen()



while True:
    conn,addr = server.accept()


    while True:
        print('等待指令')

        data = conn.recv(1024)

        if not data:
            print('客户端已断开')
            break
        cmd, filename = data.decode().split() # GET FILENAME
        print(filename)

        if os.path.isfile(filename):
            f = open(filename, 'rb')
            m = hashlib.md5()

            file_size = os.stat(filename).st_size
            conn.send(str(file_size).encode()) # SEND FILENAME
            conn.recv(1024) # 客户端确认准备好
            for line in f:
                m.update(line)
                conn.send(line) # 发送
            print('file md5',m.hexdigest())
            f.close()
            conn.send(m.hexdigest().encode()) # 最后发送MD5值
        print('send done')


server.close()

client

# !/usr/bin/env python
# _*_coding:utf-8_*_
# Author:Joker



import socket,hashlib

client = socket.socket()

client.connect(('localhost',9996))


while True:
    cmd = input('>>>:').strip()

    if len(cmd) == 0:continue
    if cmd.startswith('get'):
        client.send(cmd.encode())
        server_response = client.recv(1024)
        print('server response:',server_response)

        client.send(b'ready to recv file')
        file_total_size = int(server_response.decode())

        received_size = 0

        filename = cmd.split()[1]

        f = open(filename + '.new','wb')
        m = hashlib.md5

        while received_size < file_total_size:
            if file_total_size - received_size > 1024: # 要收的不止一次
                size = 1024
            else: # 最后一次，剩多少收多少
                size = file_total_size - received_size
                print('last receive',size)
            data = client.recv(size)
            received_size += len(data)
            m.update(data)
            f.write(data)
        else:
            new_file_md5 = m.hexdigest()
            print('file recv done',received_size,file_total_size)
            f.close()
        server_file_md5 = client.recv(1024)
        print('server file md5:',server_file_md5)
        print('client file md5:',new_file_md5)


client.close()


# 因为缓冲区的问题，很可能会执行的命令的结果缓冲在这个BUFFERS里面，所以客户端再收的时候会从这个BUFFERS里面取

SocketServer

# 一共几种类型
class socketserver.TCPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)


class socketserver.UDPServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)


class socketserver.UnixStreamServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)   unix tcp


class socketserver.UnixDatagramServer(server_address, RequestHandlerClass, bind_and_activate=True)  unix udp


+------------+
| BaseServer |
+------------+
|
v
+-----------+        +------------------+
| TCPServer | -------> | UnixStreamServer |
+-----------+        +------------------+
|
v
+-----------+        +--------------------+
| UDPServer | -------> | UnixDatagramServer |
+-----------+        +--------------------+

创建 SOCKETSERVE步骤

1。创建请求处理类，并且这个类要继承BASEREQUESTHANDLE，并且还要重写父类的HANDLE()
2。实例化SERVER CLASSE，TCPSERVE，并且传递SERVER IP 和你上面创建的请求处理类给这个TCPSERVER
3。
SERVER.HANDLE_REQUEST() 处理一个请求
SERVER.SERVE_FOREVER()  处理多个请求，永远执行
4。
SERVER.CLOSE

class socketserver.ForkingTCPServer

class socketserver.ForkingUDPServer

class socketserver.ThreadingTCPServer

class socketserver.ThreadingUDPServer　　

sockerserver server端

import socketserver


class MyTCPHandler(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        while True:
            try:
                self.data = self.request.recv(1024).strip()
                print('{}wrote:'.format(self.client_address[0]))
                print(self.data)

            except ConnectionResetError as e:
                print('err',e)
                break

if __name__ == '__main__':
    HOST,PORT = 'localhost',9999
    server = socketserver.TCPServer((HOST,PORT),MyTCPHandler)
    server.serve_forever()


server = socketserver.ThreadingTCPServer  # 线程
server = socketserver.ForkingTCPServer    # 进程　　

client

import socket

# 定义协议类型，默认可以对照上面参考
client = socket.socket()   # 声明SOCKET类型，同时生成SOCKET连接对象


client.connect(('localhost',6999))


while True:

    msg = input('>>>:').strip()

    if len(msg) == 0:continue

    client.send(msg.encode('utf-8'))


    data = client.recv(1024)  # 1024 字节


    print('recv',data.decode())


client.close()

作业1：用socketserver继续完善FTP作业

作业2：开发一个批量主机管理工具

需求：

1. 可以对机器进行分组
2. 可以对指定的一组或多组机器执行批量命令，分发文件(发送接收)
3. 纪录操作日志