##什么是socket
“”“ 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。 socket在OSI模型中的位置 ”“”
##为什么需要socket
“”“ 在标准的OIS模型中并没有规定说必须有socket层,也就是说不使用socket也能完成通讯,是的,的确如此! 那为什么需要socket呢?一个字 懒,程序员都是懒的! 我们发现还没有开始实现应用程序逻辑,就需要花大把时间来实现各种协议,太特么费事儿了,就有人专门把协议中一堆复杂的事情进行了封装,于是socket就诞生了! 有了socket以后,无需自己编写代码实现三次握手,四次挥手,ARP请求,打包数据等等，socket已经封装好了，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。 ”“”
##scoket套接字分类
# 基于文件类型的套接字家族 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 # 基于网络类型的套接字家族 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，但是由于大部通讯都是网络通讯，所以大部分时候使用AF_INET)
##python中的socket
#需明确:关于网络协议 和socket相关概念,对于所有编程语言都是一致的,区别仅仅是各编程语言的函数名称不同 # 1.导入socket模块 import socket # 2.创建socket对象 函数定义如下 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) #socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。 #socket_type 可以是 SOCK_STREAM表示TCP协议 或 SOCK_DGRAM表示UDP协议。 #protocol 一般不填,默认值为 0。 # 2.1获取TCP 套接字 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # 或者 后面的参数都有默认值,可以不写,默认创建的是TCP协议socket tcpSock = socket.socket() # 2.2获取udp/ip套接字 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) #由于 socket 模块中有太多的属性。可以使用'from module import *'语句。使用 'from socket import *',把 socket 模块里的所有属性都导入当前命名空间里了,这样能大幅减短代码。 #例如:tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM) #要明确一点:无论是客户端服务器端都使用的都是socket对象 “”“ 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监听 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 ”“”
##基于TCP的socket
#前言:已经明确socket是别人封装好的接口,使用接口就变的简单了 按照通讯流程编写代码即可
##TCP通讯流程
##socket运行示例
--------------------#socket服务器------------------------------- import socket # 作为服务器必明确自己的ip和端口号 并且不应该变化 # 参数1指定 socket类型AF_INET 表示网络类型 #参数2指定的传输协议为 SOCK_STREAM表示TCP协议 SOCK_DGRAM UDP协议 server = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 1.买电话机 # 默认就是网络类型 TCP协议 #server = socket.socket() # 127.0.0.1这叫回送地址 表示当前电脑本身 # ip一定本机ip 本机可能会有多个IP (无线|有限) # 注意:需要参数是一个元组 端口就是普通整数 server.bind(("127.0.0.1",1688)) # 2.插入手机卡 # 无论是服务器端还是客户端 都是socket 类型 # 开始监听1688端口 盯着这个端口看以后没有数据过来 server.listen() # 3.手机开始待机 # 接收链接请求 # 第一个是表示客户端的socket 第二个客户端的地址信息 client,addr = server.accept() # 4.接电话 # print(type(client)) # print(addr) # 5.收发数据 data = client.recv(1024) print(data) client.send("copy!".encode("utf-8")) server.close() # 关机 ----------------------#socket客户端----------------------------------- import socket # 买个电话 client = socket.socket() # 作为客户端 ip和端口可以变化 所有系统会自动分配随机端给客户端 client.connect(("127.0.0.1",1688)) # 开始通话 # 发送数据 注意发送的内容只能是二进制 bytes client.send("hello".encode("utf-8")) # 接收数据 单位为字节 data = client.recv(1024) print(data) client.close()
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#总结
注意TCP中必须先启动服务器再启动客户端,否则客户端由于无法链接服务器,直接报错!
##改版以后的socket
#注解：一个最基本的TCP通讯,但是建立是为了传输数据,二传输数据很多时候并不是一次性就传输完成了,需要多次收发过程,所以需要给代码加上循环 ————————————socket服务器.py———————————————————— import socket server = socket.socket() server.bind(("127.0.0.1",8989)) server.listen() while True: client_socket,client_addr = server.accept() buffer_size = 1024 #缓冲区 就是一个临时的容器 # 缓冲区大小 不能随便写 太大会导致内存溢出 太小效率低 在内存能够承受的情况下 大一些 while True: try: data = client_socket.recv(1024) # 在linux中 对方如果强行下线了 服务器不会抛出异常 只会收到空消息 # 得加上判断 如果为空则意味着 对方下线了 应该关闭链接 跳出循环 # windows上正常关闭 也会收到空消息 if 必须要加 if not data: client_socket.close() break print(data.decode("utf-8")) # 解码时必须保证双方同意编码方式 # 转为大写在发回去 client_socket.send(data.upper()) except ConnectionResetError as e: print("%s %s" % (client_addr[0],client_addr[1]),e) # 如果对方下线了 那服务器也应该关闭对应的客户端对象 client_socket.close() break # 通常服务器不会关闭 # server.close() ————————————socket客户端.py———————————————————— import socket client = socket.socket() # 指定服务器的端口和ip 客户端的端口系统自动分配的 client.connect(("127.0.0.1",8989)) # # 添加循环 用来重复收发数据 while True: # 收发的顺序 必须很对面相反 否则卡死了 msg = input("输入内容:") if not msg:continue client.send(msg.encode("utf-8")) print("sended!") data = client.recv(1024) print(data.decode("utf-8")) client.close()
##socket常见错误
#1、端口占用 在调试过程中,可能会遇见以下错误:
问题发生原因: 1》.可能是由于你已经启动了服务器程序,却又再次启动了服务器程序,同一个端口不能被多个进程使用导致! 2》.三次握手或四次挥手时,发生了异常导致对方程序已经结束而服务器任然处于time_wait状态导致! 3》.在高并发的场景下,由于链接的客户端太多,也会产生大量处于time_wait状态的链接 解决的方案: 第1种原因,很简单关闭之前运行的服务器即可 第2,3中原因导致的问题,有两种解决方案: 1》.设置服务器重用端口 #加入一条socket配置，重用ip和端口 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) phone.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它，必须在bind前加 phone.bind(('127.0.0.1',8081)) 2》.通过调整linux内核参数解决(了解) 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 #示例 import socket server = socket.socket() server.bind(("127.0.0.1",9891)) server.listen() server.accept() server.close() # 如果已经开启了服务器 再次运行将会抛出 端口占用异常 把之前开启的服务器关掉即可 """ 有些情况 明明已经关闭了进程 但是 还是端口占用 可能是进程正在后台运行 可以通过端口查出进程 进行关闭 windows下 netstat -ano | findstr 9898 tasklist | findstr 进程id 拿到进程名称 taskkill /f /t /im 进程名称 大招: 重启电脑 """
2.强行关闭链接 当客服端与服务器链接成功后,如果一方没有执行close,而是直接强行终止程序(或是遇到异常被迫终止),都会导致另一方发送问题,所以要分别在服务端和客户端针对发送和接收代码添加try exception进行异常判断 #错误如下
#示例 ---------------------------------socket服务器.py-------------------------------------- import socket server = socket.socket() server.bind(("127.0.0.1",8888)) # 只有服务器需要绑定 server.listen() # accept 是一个阻塞函数 会一直等到有客户端链接过来 在继续执行，没有客户端连进来一直等待 client,addr = server.accept() # 完成了三次握手 # print(client) # print(addr) print("握手成功!") # 收发数据 注意都是用表示客户端的socket来收发数据 # client.send("world".encode("utf-8")) import time time.sleep(3) try: # data = client.recv(1024) # print("客户端发来的数据:", data) # 发送数据时 对方可能也会异常下线 也会抛出异常 # 接收数据 和发送数据都应该放到try client.send("test".encode("utf-8")) except: print("client 下线了") # 断开链接 client.close() # 完成四次挥手 server.close() print("服务器关机!") ---------------------------------socket客户端.py-------------------------------------- import socket client = socket.socket() # connect本质实在进行三次握手 也是一个数据传输的过程 如果服务器没有立马响应 也会阻塞 # client.connect(("127.0.0.1",8888)) # 三次握手 print("握手成功! client") # 发送数据 本质上是把数据交给操作系统来进行发送 一旦数据交给了操作系统 后续的发送 # 应用程序就无法控制了 ,send一般不会卡 当然 如果数据量很大就会阻塞 # client.send("hello".encode("utf-8")) # print("发送完成") # 是从操作系统缓存区读取数据 如果当前还没有任何数据 就会进入阻塞 # 会一直等到有数据到来 再继续执行 # try: # data = client.recv(1024) # print("接收完成!") # print(data) # except: # print("服务器 强行下线了!") import time time.sleep(10) # 客户端执行close 是正常关闭链接 会给服务器送空字节 用于表示要断开链接 client.close() print("关机了!")