Python的socket与socketserver怎么使用

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一、基于tcp协议的socket套接字编程

1、套接字工作流程

先从服务器端说起。服务器端先初始化Socket，然后与端口绑定(bind)，对端口进行监听(listen)，调用accept阻塞，等待客户端连接。在这时如果有个客户端初始化一个Socket，然后连接服务器(connect)，如果连接成功，这时客户端与服务器端的连接就建立了。客户端发送数据请求，服务器端接收请求并处理请求，然后把回应数据发送给客户端，客户端读取数据，最后关闭连接，一次交互结束，使用以下Python代码实现：

import socket# socket_family 可以是 AF_UNIX 或 AF_INET。socket_type 可以是 SOCK_STREAM 或 SOCK_DGRAM。protocol 一般不填，默认值为 0socket.socket(socket_family, socket_type, protocal=0)# 获取tcp/ip套接字tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# 获取udp/ip套接字udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM)

1、 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

2、 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

3、 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

4、 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

5、 面向文件的套接字的函数

• s.fileno()：套接字的文件描述符

• s.makefile()：创建一个与该套接字相关的文件

2、基于TCP协议的套接字编程

可以通过netstat -an | findstr 8080查看套接字状态

1、 服务端

import socket# 1、买手机phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) # tcp称为流式协议,udp称为数据报协议SOCK_DGRAM# print(phone)# 2、插入/绑定手机卡# phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)phone.bind(('127.0.0.1', 8080))# 3、开机phone.listen(5) # 半连接池，限制的是请求数# 4、等待电话连接print('start....')while True: # 连接循环conn, client_addr = phone.accept() # （三次握手建立的双向连接，（客户端的ip，端口））# print(conn)print('已经有一个连接建立成功', client_addr)# 5、通信：收\发消息while True: # 通信循环try:print('服务端正在收数据...')data = conn.recv(1024) # 最大接收的字节数，没有数据会在原地一直等待收，即发送者发送的数据量必须>0bytes# print('===>')if len(data) == 0: break # 在客户端单方面断开连接，服务端才会出现收空数据的情况print('来自客户端的数据', data)conn.send(data.upper())except ConnectionResetError:break# 6、挂掉电话连接 conn.close()# 7、关机phone.close()# start....# 已经有一个连接建立成功 ('127.0.0.1', 4065)# 服务端正在收数据...# 来自客户端的数据 b'\xad'# 服务端正在收数据...

2、 客户端

import socket# 1、买手机phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)# print(phone)# 2、拨电话phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) # 指定服务端ip和端口# 3、通信：发\收消息while True: # 通信循环msg = input('>>: ').strip() # msg=''if len(msg) == 0: continuephone.send(msg.encode('utf-8'))# print('has send----->')data = phone.recv(1024)# print('has recv----->')print(data)# 4、关闭phone.close()# >>: 啊# b'a'# >>: 啊啊# b'\xb0\xa1\xb0\xa1'# >>:

3、地址占用问题

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）

1、 方法一：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，在bind前加phone.bind(('127.0.0.1',8080))

2、 方法二：通过调整linux内核参数

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 = 1net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1net.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

4、模拟ssh远程执行命令

服务端通过subprocess执行该命令,然后返回命令的结果。

服务端：

from socket import *import subprocessserver = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)server.bind(('127.0.0.1', 8000))server.listen(5)print('start...')while True:conn, client_addr = server.accept()while True:print('from client:', client_addr)cmd = conn.recv(1024)if len(cmd) == 0: breakprint('cmd:', cmd)obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'), # 输入的cmd命令shell=True, # 通过shell运行stderr=subprocess.PIPE, # 把错误输出放入管道，以便打印stdout=subprocess.PIPE) # 把正确输出放入管道，以便打印stdout = obj.stdout.read() # 打印正确输出stderr = obj.stderr.read() # 打印错误输出conn.send(stdout)conn.send(stderr)conn.close()server.close()

客户端

import socketclient = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)client.connect(('127.0.0.1', 8000))while True:data = input('please enter your data')client.send(data.encode('utf8'))data = client.recv(1024)print('from server:', data)client.close()

输入dir命令，由于服务端发送字节少于1024字节，客户端可以接受。

输入tasklist命令，由于服务端发送字节多于1024字节，客户端只接受部分数据，并且当你再次输入dir命令的时候，客户端会接收dir命令的结果，但是会打印上一次的剩余未发送完的数据，这就是粘包问题。

5、粘包

1、发送端需要等缓冲区满才发送出去，造成粘包

发送数据时间间隔很短，数据量很小，会合到一起，产生粘包。

服务端

# _*_coding:utf-8_*_from socket import *ip_port = ('127.0.0.1', 8080)TCP_socket_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)TCP_socket_server.bind(ip_port)TCP_socket_server.listen(5)conn, addr = TCP_socket_server.accept()data1 = conn.recv(10)data2 = conn.recv(10)print('----->', data1.decode('utf-8'))print('----->', data2.decode('utf-8'))conn.close()

客户端

# _*_coding:utf-8_*_import socketBUFSIZE = 1024ip_port = ('127.0.0.1', 8080)s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)res = s.connect_ex(ip_port)s.send('hello'.encode('utf-8'))s.send('world'.encode('utf-8'))# 服务端一起收到b'helloworld'

2、接收方不及时接收缓冲区的包，造成多个包接收

客户端发送了一段数据，服务端只收了一小部分，服务端下次再收的时候还是从缓冲区拿上次遗留的数据，产生粘包。

服务端

# _*_coding:utf-8_*_from socket import *ip_port = ('127.0.0.1', 8080)TCP_socket_server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)TCP_socket_server.bind(ip_port)TCP_socket_server.listen(5)conn, addr = TCP_socket_server.accept()data1 = conn.recv(2) # 一次没有收完整data2 = conn.recv(10) # 下次收的时候,会先取旧的数据,然后取新的print('----->', data1.decode('utf-8'))print('----->', data2.decode('utf-8'))conn.close()

客户端

# _*_coding:utf-8_*_import socketBUFSIZE = 1024ip_port = ('127.0.0.1', 8080)s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)res = s.connect_ex(ip_port)s.send('hello feng'.encode('utf-8'))

6、解决粘包问题

1、先发送的字节流总大小(low版)

问题的根源在于，接收端不知道发送端将要传送的字节流的长度，所以解决粘包的方法就是围绕，如何让发送端在发送数据前，把自己将要发送的字节流总大小让接收端知晓，然后接收端来一个死循环接收完所有数据。

为何low：程序的运行速度远快于网络传输速度，所以在发送一段字节前，先用send去发送该字节流长度，这种方式会放大网络延迟带来的性能损耗。

服务端：

import socket, subprocessserver = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)server.bind(('127.0.0.1', 8000))server.listen(5)while True:conn, addr = server.accept()print('start...')while True:cmd = conn.recv(1024)print('cmd:', cmd)obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)stdout = obj.stdout.read()if stdout:ret = stdoutelse:stderr = obj.stderr.read()ret = stderrret_len = len(ret) conn.send(str(ret_len).encode('utf8'))data = conn.recv(1024).decode('utf8')if data == 'recv_ready':conn.sendall(ret)conn.close()server.close()

客户端：

import socketclient = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)client.connect(('127.0.0.1', 8000))while True:msg = input('please enter your cmd you want>>>').strip()if len(msg) == 0: continueclient.send(msg.encode('utf8'))length = int(client.recv(1024))client.send('recv_ready'.encode('utf8'))send_size = 0recv_size = 0data = b''while recv_size < length:data = client.recv(1024)recv_size += len(data)print(data.decode('utf8'))

2、自定义固定长度报头（struct模块）

struct模块解析

import structimport JSON# 'i'是格式try:obj = struct.pack('i', 1222222222223)except Exception as e:print(e)obj = struct.pack('i', 1222)print(obj, len(obj))# 'i' fORMat requires -2147483648 <= number <= 2147483647# b'\xc6\x04\x00\x00' 4res = struct.unpack('i', obj)print(res[0])# 1222

解决粘包问题的核心就是：为字节流加上自定义固定长度报头，报头中包含字节流长度，然后一次send到对端，对端在接收时，先从缓存中取出定长的报头，然后再取真实数据。

使用struct模块创建报头：

import jsonimport structheader_dic = {'filename': 'a.txt','total_size':111111111111111111111111111111111222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222222223131232,'hash': 'asdf123123x123213x'}header_json = json.dumps(header_dic)header_bytes = header_json.encode('utf-8')print(len(header_bytes))# 223# 'i'是格式obj = struct.pack('i', len(header_bytes))print(obj, len(obj))# b'\xdf\x00\x00\x00' 4res = struct.unpack('i', obj)print(res[0])# 223

服务端：

from socket import *import subprocessimport structimport jsonserver = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)server.bind(('127.0.0.1', 8000))server.listen(5)print('start...')while True:conn, client_addr = server.accept()print(conn, client_addr)while True:cmd = conn.recv(1024)obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE)stderr = obj.stderr.read()stdout = obj.stdout.read()# 制作报头header_dict = {'filename': 'a.txt','total_size': len(stdout) + len(stderr),'hash': 'xasf123213123'}header_json = json.dumps(header_dict)header_bytes = header_json.encode('utf8')# 1. 先把报头的长度len(header_bytes)打包成4个bytes，然后发送conn.send(struct.pack('i', len(header_bytes)))# 2. 发送报头 conn.send(header_bytes)# 3. 发送真实的数据 conn.send(stdout)conn.send(stderr)conn.close()server.close()

客户端：

from socket import *import jsonimport structclient = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)client.connect(('127.0.0.1', 8000))while True:cmd = input('please enter your cmd you want>>>')if len(cmd) == 0: continueclient.send(cmd.encode('utf8'))# 1. 先收4个字节，这4个字节中包含报头的长度header_len = struct.unpack('i', client.recv(4))[0]# 2. 再接收报头header_bytes = client.recv(header_len)# 3. 从包头中解析出想要的东西header_json = header_bytes.decode('utf8')header_dict = json.loads(header_json)total_size = header_dict['total_size']# 4. 再收真实的数据recv_size = 0res = b''while recv_size < total_size:data = client.recv(1024)res += datarecv_size += len(data)print(res.decode('utf8'))client.close()

二、基于UDP协议的socket套接字编程

• UDP是无链接的，先启动哪一端都不会报错，并且可以同时多个客户端去跟服务端通信

• UDP协议是数据报协议，发空的时候也会自带报头，因此客户端输入空，服务端也能收到。

• UPD协议一般不用于传输大数据。

• UPD套接字无粘包问题，但是不能替代TCP套接字，因为UPD协议有一个缺陷：如果数据发送的途中，数据丢失，则数据就丢失了，而TCP协议则不会有这种缺陷，因此一般UPD套接字用户无关紧要的数据发送，例如qq聊天。

UDP套接字简单示例

1、服务端

import socketserver = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》UDPserver.bind(('127.0.0.1', 8080))while True:data, client_addr = server.recvfrom(1024)print('===>', data, client_addr)server.sendto(data.upper(), client_addr)server.close()

2、客户端

import socketclient = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》UDPwhile True:msg = input('>>: ').strip() # msg=''client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))data, server_addr = client.recvfrom(1024)print(data)client.close()

三、基于socketserver实现并发的socket编程

1、基于TCP协议

基于tcp的套接字，关键就是两个循环，一个链接循环，一个通信循环

socketserver模块中分两大类：server类（解决链接问题）和request类（解决通信问题）。

1、 server类

2、 request类

基于tcp的socketserver我们自己定义的类中的。

• self.server即套接字对象

• self.request即一个链接

• self.client_address即客户端地址

3、 服务端

import socketserverclass MyHandler(socketserver.BaseRequestHandler):def handle(self):# 通信循环while True:# print(self.client_address)# print(self.request) #self.request=conntry:data = self.request.recv(1024)if len(data) == 0: breakself.request.send(data.upper())except ConnectionResetError:breakif __name__ == '__main__':s = socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1', 8080), MyHandler, bind_and_activate=True)s.serve_forever() # 代表连接循环# 循环建立连接，每建立一个连接就会启动一个线程（服务员）+调用Myhanlder类产生一个对象，调用该对象下的handle方法，专门与刚刚建立好的连接做通信循环

4、 客户端

import socketphone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)phone.connect(('127.0.0.1', 8080)) # 指定服务端ip和端口while True:# msg=input('>>: ').strip() #msg=''msg = 'client33333' # msg=''if len(msg) == 0: continuephone.send(msg.encode('utf-8'))data = phone.recv(1024)print(data)phone.close()

2、基于UDP协议

基于udp的socketserver我们自己定义的类中的

• self.request是一个元组（第一个元素是客户端发来的数据，第二部分是服务端的udp套接字对象），如(b'adsf', )

• self.client_address即客户端地址

1、 服务端

import socketserverclass MyHandler(socketserver.BaseRequestHandler):def handle(self):# 通信循环print(self.client_address)print(self.request)data = self.request[0]print('客户消息', data)self.request[1].sendto(data.upper(), self.client_address)if __name__ == '__main__':s = socketserver.ThreadingUDPServer(('127.0.0.1', 8080), MyHandler)s.serve_forever()

2、 客户端

import socketclient = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # 数据报协议-》udpwhile True:# msg=input('>>: ').strip() #msg=''msg = 'client1111'client.sendto(msg.encode('utf-8'), ('127.0.0.1', 8080))data, server_addr = client.recvfrom(1024)print(data)client.close()

四、Python Internet 模块

以下列出了 Python 网络编程的一些重要模块：

以上就是关于“Python的socket与socketserver怎么使用”这篇文章的内容，相信大家都有了一定的了解，希望小编分享的内容对大家有帮助，若想了解更多相关的知识内容，请关注编程网Python频道。