什么是socket&＃xff1a;
socket通常也称作"套接字"&＃xff0c;用于描述IP地址和端口&＃xff0c;是一个通信链的句柄&＃xff0c;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&＃xff0c;而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”&＃xff0c;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&＃xff0c;socket即是一种特殊的文件&＃xff0c;一些socket函数就是对其进行的操作&＃xff08;读/写IO、打开、关闭&＃xff09;。
Socket是应用层与TCP/IP协议族通信的中间软件抽象层&＃xff0c;它是一组接口。在设计模式中&＃xff0c;Socket其实就是一个门面模式&＃xff0c;它把复杂的TCP/IP协议族隐藏在Socket接口后面&＃xff0c;对用户来说&＃xff0c;一组简单的接口就是全部&＃xff0c;让Socket去组织数据&＃xff0c;以符合指定的协议。
socket和file的区别&＃xff1a;
- 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】
套接字&＃xff08;socket&＃xff09;的发展史
套接字起源于 20 世纪 70 年代加利福尼亚大学伯克利分校版本的 Unix,即人们所说的 BSD Unix。 因此,有时人们也把套接字称为“伯克利套接字”或“BSD 套接字”。一开始,套接字被设计用在同 一台主机上多个应用程序之间的通讯。这也被称进程间通讯,或 IPC。套接字有两种&＃xff08;或者称为有两个种族&＃xff09;,分别是基于文件型的和基于网络型的。
文件类型的套接字家&＃xff1a;
套接字家族的名字&＃xff1a;AF_UNIX
unix一切皆文件&＃xff0c;基于文件的套接字调用的就是底层的文件系统来取数据&＃xff0c;两个套接字进程运行在同一机器&＃xff0c;可以通过访问同一个文件系统间接完成通信
网络类型的套接字家族&＃xff1a;
套接字家族的名字&＃xff1a;AF_INET
(还有AF_INET6被用于ipv6&＃xff0c;还有一些其他的地址家族&＃xff0c;不过&＃xff0c;他们要么是只用于某个平台&＃xff0c;要么就是已经被废弃&＃xff0c;或者是很少被使用&＃xff0c;或者是根本没有实现&＃xff0c;所有地址家族中&＃xff0c;AF_INET是使用最广泛的一个&＃xff0c;python支持很多种地址家族&＃xff0c;但是由于我们只关心网络编程&＃xff0c;所以大部分时候我么只使用AF_INET)
socket方法介绍&＃xff1a;
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&＃xff0c;以元组&＃xff08;host,port&＃xff09;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&＃xff0c;可以挂起的最大连接数量。backlog等于5&＃xff0c;表示内核已经接到了连接请求&＃xff0c;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&＃xff0c;因为要在内核中维护连接队列sk.setblocking(bool)是否阻塞&＃xff08;默认True&＃xff09;&＃xff0c;如果设置False&＃xff0c;那么accept和recv时一旦无数据&＃xff0c;则报错。sk.accept()接受连接并返回&＃xff08;conn,address&＃xff09;,其中conn是新的套接字对象&＃xff0c;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&＃xff08;阻塞式&＃xff09;等待连接的到来sk.connect(address)连接到address处的套接字。一般&＃xff0c;address的格式为元组&＃xff08;hostname,port&＃xff09;,如果连接出错&＃xff0c;返回socket.error错误。sk.connect_ex(address)同上&＃xff0c;只不过会有返回值&＃xff0c;连接成功时返回 0 &＃xff0c;连接失败时候返回编码&＃xff0c;例如&＃xff1a;10061sk.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&＃xff0c;bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息&＃xff0c;通常可以忽略。sk.recvfrom(bufsize[.flag])与recv()类似&＃xff0c;但返回值是&＃xff08;data,address&＃xff09;。其中data是包含接收数据的字符串&＃xff0c;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&＃xff0c;该数量可能小于string的字节大小。即&＃xff1a;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&＃xff0c;但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None&＃xff0c;失败则抛出异常。内部通过递归调用send&＃xff0c;将所有内容发送出去。sk.sendto(string[,flag],address)将数据发送到套接字&＃xff0c;address是形式为&＃xff08;ipaddr&＃xff0c;port&＃xff09;的元组&＃xff0c;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&＃xff0c;timeout是一个浮点数&＃xff0c;单位是秒。值为None表示没有超时期。一般&＃xff0c;超时期应该在刚创建套接字时设置&＃xff0c;因为它们可能用于连接的操作&＃xff08;如 client 连接最多等待5s &＃xff09;sk.getpeername()返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组&＃xff08;ipaddr,port&＃xff09;。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
tcp协议和udp协议
TCP&＃xff08;Transmission Control Protocol&＃xff09;可靠的、面向连接的协议&＃xff08;eg:打电话&＃xff09;、传输效率低全双工通信&＃xff08;发送缓存&接收缓存&＃xff09;、面向字节流。使用TCP的应用&＃xff1a;Web浏览器&＃xff1b;电子邮件、文件传输程序。
UDP&＃xff08;User Datagram Protocol&＃xff09;不可靠的、无连接的服务&＃xff0c;传输效率高&＃xff08;发送前时延小&＃xff09;&＃xff0c;一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文&＃xff0c;尽最大努力服务&＃xff0c;无拥塞控制。使用UDP的应用&＃xff1a;域名系统 (DNS)&＃xff1b;视频流&＃xff1b;IP语音(VoIP)。
import socket
sk &＃61; socket.socket()
sk.bind((&＃39;127.0.0.1&＃39;,8898)) #把地址绑定到套接字
sk.listen() #监听链接
conn,addr &＃61; sk.accept() #接受客户端链接
ret &＃61; conn.recv(1024) #接收客户端信息
print(ret) #打印客户端信息
conn.send(b&＃39;hi&＃39;) #向客户端发送信息
conn.close() #关闭客户端套接字
sk.close() #关闭服务器套接字(可选)
import socket
sk &＃61; socket.socket() # 创建客户套接字
sk.connect((&＃39;127.0.0.1&＃39;,8898)) # 尝试连接服务器
sk.send(b&＃39;hello!&＃39;)
ret &＃61; sk.recv(1024) # 对话(发送/接收)
print(ret)
sk.close() # 关闭客户套接字
问题&＃xff1a;有的同学在重启服务端时可能会遇到&＃xff1a;
解决方法&＃xff1a;
#加入一条socket配置&＃xff0c;重用ip和端口
import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk &＃61; socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它&＃xff0c;在bind前加
sk.bind((&＃39;127.0.0.1&＃39;,8898)) #把地址绑定到套接字
sk.listen() #监听链接
conn,addr &＃61; sk.accept() #接受客户端链接
ret &＃61; conn.recv(1024) #接收客户端信息
print(ret) #打印客户端信息
conn.send(b&＃39;hi&＃39;) #向客户端发送信息
conn.close() #关闭客户端套接字
sk.close() #关闭服务器套接字(可选)
基于UDP协议的socke
udp是无链接的&＃xff0c;启动服务之后可以直接接受消息&＃xff0c;不需要提前建立链接。。
简单使用&＃xff1a;
server端
import socket
udp_sk &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM) #创建一个服务器的套接字
udp_sk.bind((&＃39;127.0.0.1&＃39;,9000)) #绑定服务器套接字
msg,addr &＃61; udp_sk.recvfrom(1024)
print(msg)
udp_sk.sendto(b&＃39;hi&＃39;,addr) # 对话(接收与发送)
udp_sk.close() # 关闭服务器套接字
client端
import socket
ip_port&＃61;(&＃39;127.0.0.1&＃39;,9000)
udp_sk&＃61;socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
udp_sk.sendto(b&＃39;hello&＃39;,ip_port)
back_msg,addr&＃61;udp_sk.recvfrom(1024)
print(back_msg.decode(&＃39;utf-8&＃39;),addr)
实例&＃xff1a;语言电话转接
客户端
#!/usr/bin/env python
# -*- coding:utf-8 -*-import socketip_port &＃61; (&＃39;127.0.0.1&＃39;,80)
sk &＃61; socket.socket()
sk.bind(ip_port)
sk.listen(5)while True:conn,address &＃61; sk.accept()conn.sendall(&＃39;欢迎致电某某客户电话&＃xff0c;请输入,0转人工服务.&＃39;)Flag &＃61; Truewhile Flag:data &＃61; conn.recv(1024)if data &＃61;&＃61; &＃39;exit&＃39;:Flag &＃61; Falseelif data &＃61;&＃61; &＃39;0&＃39;:conn.sendall(&＃39;通过可能会被录音&＃39;)else:conn.sendall(&＃39;请重新输入.&＃39;)conn.close()
客户端
import socketip_port &＃61; (&＃39;127.0.0.1&＃39;,80)
sk &＃61; socket.socket()
sk.connect(ip_port)
sk.settimeout(5)while True:data &＃61; sk.recv(1024)print &＃39;receive:&＃39;,datainp &＃61; raw_input(&＃39;please input:&＃39;)sk.sendall(inp)if inp &＃61;&＃61; &＃39;exit&＃39;:breaksk.close()
黏包现象
import subprocess
# 内置模块 和os模块的功能有相似之处
# 能执行操作系统的命令的功能
ret &＃61; subprocess.Popen(&＃39;dir&＃39;, # 要执行的命令shell&＃61;True, # 表示要执行的是一条系统命令stdout&＃61;subprocess.PIPE, # 存储执行结果的正常信息stderr&＃61;subprocess.PIPE) # 存储执行结果的错误信息
print(&＃39;stdout : &＃39;,ret.stdout.read().decode(&＃39;gbk&＃39;))
print(&＃39;stderr : &＃39;,ret.stderr.read().decode(&＃39;gbk&＃39;))
基于TCP server&＃xff1a;
server 端
import socket
import subprocess
sk &＃61; socket.socket()
sk.connect((&＃39;127.0.0.1&＃39;,8090))
while True:cmd &＃61; sk.recv(1024).decode(&＃39;utf-8&＃39;)if cmd &＃61;&＃61; &＃39;q&＃39;: breakres &＃61; subprocess.Popen(cmd,shell&＃61;True,stdout&＃61;subprocess.PIPE,stderr&＃61;subprocess.PIPE)sk.send(res.stdout.read())sk.send(res.stderr.read())
sk.close()
MTU是Maximum Transmission Unit的缩写。意思是网络上传送的最大数据包。MTU的单位是字节。 大部分网络设备的MTU都是1500。如果本机的MTU比网关的MTU大&＃xff0c;大的数据包就会被拆开来传送&＃xff0c;这样会产生很多数据包碎片&＃xff0c;增加丢包率&＃xff0c;降低网络速度。
收发两端&＃xff08;客户端和服务器端&＃xff09;都要有一一成对的socket&＃xff0c;因此&＃xff0c;发送端为了将多个发往接收端的包&＃xff0c;更有效的发到对方&＃xff0c;使用了优化方法&＃xff08;Nagle算法&＃xff09;&＃xff0c;将多次间隔较小且数据量小的数据&＃xff0c;合并成一个大的数据块&＃xff0c;然后进行封包。
这样&＃xff0c;接收端&＃xff0c;就难于分辨出来了&＃xff0c;必须提供科学的拆包机制。 即面向流的通信是无消息保护边界的。
对于空消息&＃xff1a;tcp是基于数据流的&＃xff0c;于是收发的消息不能为空&＃xff0c;这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制&＃xff0c;防止程序卡住&＃xff0c;而udp是基于数据报的&＃xff0c;即便是你输入的是空内容&＃xff08;直接回车&＃xff09;&＃xff0c;也可以被发送&＃xff0c;udp协议会帮你封装上消息头发送过去。
可靠黏包的tcp协议&＃xff1a;tcp的协议数据不会丢&＃xff0c;没有收完包&＃xff0c;下次接收&＃xff0c;会继续上次继续接收&＃xff0c;己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的&＃xff0c;但是会粘包。
基于UDP粘包&＃xff1a;
import socket
import subprocess
sk &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
sk.sendto(b&＃39;111&＃39;,(&＃39;127.0.0.1&＃39;,8090))
while True:cmd &＃61; sk.recvfrom(1024)[0].decode(&＃39;utf-8&＃39;)if cmd &＃61;&＃61; &＃39;q&＃39;: break#逻辑处理res &＃61; subprocess.Popen(cmd,shell&＃61;True,stdout&＃61;subprocess.PIPE,stderr&＃61;subprocess.PIPE)#发消息sk.sendto(res.stdout.read()*100,(&＃39;127.0.0.1&＃39;,8090))sk.sendto(res.stderr.read(),(&＃39;127.0.0.1&＃39;,8090))
sk.close()
import socket
sk &＃61; socket.socket(type&＃61;socket.SOCK_DGRAM)
sk.bind((&＃39;127.0.0.1&＃39;,8090))
msg,addr &＃61; sk.recvfrom(1024)
while True:#收消息cmd &＃61; input(&＃39;cmd : &＃39;)if cmd &＃61;&＃61; &＃39;q&＃39;:sk.sendto(cmd.encode(&＃39;utf-8&＃39;),addr)breaksk.sendto(cmd.encode(&＃39;utf-8&＃39;),addr)print(&＃39;stdout : &＃39;,sk.recvfrom(2048)[0].decode(&＃39;gbk&＃39;))print(&＃39;stderr : &＃39;,sk.recvfrom(2048)[0].decode(&＃39;gbk&＃39;))
sk.close()
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