socket使用

本节导读：

• 什么是socket
• socket通信讨论
• socket套接字方法
• socket服务端客户端的创建

一 什么是scoket

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。

socket起源于Unix，而Unix/Linux 基本哲学之一就是“一切皆文件”，都可以用“打开open –> 读写write/read –> 关闭close”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）

你想给另一台计算机发消息，你知道他的IP地址，他的机器上同时运行着qq、迅雷、word、浏览器等程序，你想给他的qq发消息，那想一下，你现在只能通过ip找到他的机器，但如果让这台机器知道把消息发给qq程序呢？答案就是通过port,一个机器上可以有0-65535个端口，你的程序想从网络上收发数据，就必须绑定一个端口，这样，远程发到这个端口上的数据，就全会转给这个程序

二 socket的工作流程

下面我们举个打电话的小例子来说明一下

如果你要给你的一个朋友打电话，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。

（如果你去一家餐馆吃饭，假设哪里的老板就是服务端，而你自己就是客户端，当你去吃饭的时候，你肯定的知道那个餐馆，也就是服务端的地址吧，但是对于你自己来说，餐馆的老板不需要知道你的地址吧）

三 socket套接字方法

socket参数

family(socket家族)

• socket.AF_UNIX：用于本机进程间通讯，为了保证程序安全，两个独立的程序(进程)间是不能互相访问彼此的内存的，但为了实现进程间的通讯，可以通过创建一个本地的socket来完成
• socket.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)

socket type类型

• 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

(Only SOCK_STREAM and SOCK_DGRAM appear to be generally useful.)

proto=0 请忽略，特殊用途

fileno=None 请忽略，特殊用途

socket函数

phone.bind('主机ip地址',端口号)  #绑定到（主机，端口号）套接字
phone.listen() #开始TCP监听
phone.accept() #被动接受TCP客户的连接，等待连接的到来

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

s.recv()  #接收数据
s.send()# 发送数据(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，可后面通过实例解释)
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()  #Receive data from the socket. The return value is a pair (bytes, address)
s.getpeername()  #连接到当前套接字的远端的地址
s.sendto() #发送UDP数据
s.getsockname() #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
socket.setblocking(flag) #True or False,设置socket为非阻塞模式，以后讲io异步时会用
socket.getaddrinfo(host, port, family=0, type=0, proto=0, flags=0)   #返回远程主机的地址信息，例子 socket.getaddrinfo('luffycity.com',80)
socket.getfqdn()# 拿到本机的主机名
socket.gethostbyname()  # 通过域名解析ip地址

phone.setblocking()  #设置套接字的阻塞与非阻塞模式
phone.settimeout()  #设置阻塞套接字操作的超时时间
phone.gettimeout()  #得到阻塞套接字操作的超时时间

phone.fileno()  # 套接字的文件描述符
phone.makefile() #创建一个与该套接字相关的文件

四 socket 服务端，客户端的创建

socket服务端创建

import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#买手机
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #可以多次启动
#执行多次的时候会报错，那么怎么办呢、？就在绑卡前面加上上面那句setsockopt方法就ok了
phone.bind(('192.168.20.44',8080))#绑定手机卡(ip,端口)
# 端口号在1024以前的是系统用的，1024以后的都是你自己写的程序去定义的端口

print('starting run......')
phone.listen(5) #开机   5代表的是最多挂起5个，也可以好多个
while True: #链接循环
    coon,client_addr=phone.accept()#等待接电话,（coon是建立的链接，客户端的ip和端口号组成的元组）
    print(coon,client_addr)

    #收发消息
    while True:  #通信循环
        try:  #如果不加try...except ,就会报错，因为它不知道你什么时候断开链接的，服务器还以为你在运行
            data = coon.recv(1024) #收了1024个字节的消息
            print('client data 收到消息:%s'%data.decode('utf-8'))
            coon.send(data.upper())  #发消息
        except Exception:  #因为你不知道客户端什么时候断开链接，
            break
    coon.close() #挂电话
phone.close() #关机


# 处理逻辑错误的两种方式：
    # if 判断
    # try...except 异常处理
# 异常处理
# 当你知道直接错误的条件时就用if判断了
# 当程序错误一定发生，但是你又预知不了它出错的条件是什么的时候，就用try...except

服务端

socket客户端创建

import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#买手机
phone.connect(('192.168.20.44',8080))  #直接连接服务端的ip和端口

# 发收消息
while True:
    msg = input('>>:').strip()  #用户输入
    if not msg:continue  #如果为空就继续输
    phone.send(msg.encode('utf-8'))  #  发送你输入的消息
    # phone.send('hello'.encode('utf-8'))
    data = phone.recv(1024)  #在接收一下
    print('server back res服务端返回结果:>>%s'%data.decode('utf-8'))

phone.close()

注意：

如果你在重启服务端的时候可能遇到这样的问题：

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）。那么怎么解决呢？你也可以这样的

1 #加入一条socket配置，重用ip和端口
2 
3 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
4 phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加
5 phone.bind(('127.0.0.1',8080))

基于tcp协议模拟ssh远程执行命令

import socket
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)#买手机
phone.bind(('192.168.20.44',8081))#绑定手机卡
phone.listen(5)#阻塞的最大个数
print('starting....')
while True:
    conn,addr=phone.accept()#等待连接
    print(addr,conn)
    while True:
        cmd=conn.recv(10240)#接收的最大值
        # if not cmd :break
        print('接收的是：%s'%cmd.decode('utf-8'))
        #处理过程
        res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,   #Popen是执行命令的方法
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE )
        stdout=res.stdout.read()
        stuerr=res.stderr.read()
        conn.send(stdout+stuerr)
    conn.close()
phone.close()

基于udp协议的socket

from socket import *
udp_server = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM)
udp_server.bind(('127.0.0.1',8080)) #绑定
while True:#通讯循环
    msg,client_addr= udp_server.recvfrom(1024)
    print('收到的消息是：%s'%msg.decode('utf-8'))
    udp_server.sendto(msg.upper(),client_addr)
udp_server.close()