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Python 基础之socket编程(二)

时间:2017-05-10 18:46:51      阅读:226      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

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Python 基础之socket编程(二)

    昨天只是对socket编程做了简单的介绍,只是把socket通信的框架搭建起来,要对其中的功能进行进一步的扩充,就来看看今天的料哈!

一、基于tcp的套接字

  1. tcp的服务端

ss = socket() #创建服务器套接字
ss.bind()      #把地址绑定到套接字
ss.listen()      #监听链接
inf_loop:      #服务器无限循环
    cs = ss.accept() #接受客户端链接
    comm_loop:         #通讯循环
        cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送)
    cs.close()    #关闭客户端套接字
ss.close()        #关闭服务器套接字(可选)

  2.tcp的客户端

1 cs = socket()    # 创建客户套接字
2 cs.connect()    # 尝试连接服务器
3 comm_loop:        # 通讯循
4     cs.send()/cs.recv()    # 对话(发送/接收)
5 cs.close()            # 关闭客户套接字

在使用此方法建立socket 客户端与服务端之后,运行完一次客户端与服务端之间的通信之后,再次重启服务端的时候就会报错:
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这个我也遇到过,如何解决此问题呢?这里有两个方案可以解决此问题:(解决方案来源:http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/6129246.html)

1.

#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.

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

二、基于udp的套接字
1.udp服务端

1 ss = socket()   #创建一个服务器的套接字
2 ss.bind()       #绑定服务器套接字
3 inf_loop:       #服务器无限循环
4     cs = ss.recvfrom()/ss.sendto() # 对话(接收与发送)
5 ss.close()                         # 关闭服务器套接字

2.udp客户端

cs = socket()   # 创建客户套接字
comm_loop:      # 通讯循环
    cs.sendto()/cs.recvfrom()   # 对话(发送/接收)(需要输入ip 与端口号)
cs.close()                      # 关闭客户套接字

基于udp的简单实例:

import socket
ip_port=(127.0.0.1,8080)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

udp_server_client.bind(ip_port) #链接的时候要输入链接的IP与端口号

while True:
    msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(msg,addr)

    udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr)

udp服务端
import socket
ip_port=(127.0.0.1,8080)
BUFSIZE=1024
udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)

while True:
    msg=input(>>: ).strip()
    if not msg:continue

    udp_server_client.sendto(msg.encode(utf-8),ip_port) #需要输入ip和端口号 

    back_msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE)
    print(back_msg.decode(utf-8),addr)

udp客户端

三、recv 与recvfrom 的比较

    1.发送消息就是把数据发送到自己端口的缓冲中(内核态),收取消息也是从自己端的缓冲区收(内核态)。

        1.1. tcp:send发消息,recv收消息

        1.2. udp:sendto发消息,recvfrom收消息

   

2.tcp协议:

(1)如果收消息缓冲区里的数据为空,那么recv就会阻塞(阻塞很简单,就是一直在等着收)

(2)只不过tcp协议的客户端send一个空数据就是真的空数据,客户端即使有无穷个send空,也跟没有一个样。

(3)tcp基于链接通信

  • 基于链接,则需要listen(backlog),指定半连接池的大小
  • 基于链接,必须先运行的服务端,然后客户端发起链接请求
  • 对于mac系统:如果一端断开了链接,那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞,收到的是空(解决方法是:服务端在收消息后加上if判断,空消息就break掉通信循环)
  • 对于windows/linux系统:如果一端断开了链接,那另外一端的链接也跟着完蛋recv将不会阻塞,收到的是空(解决方法是:服务端通信循环内加异常处理,捕捉到异常后就break掉通讯循环)

 

3.udp协议

(1)如果如果收消息缓冲区里的数据为“空”,recvfrom也会阻塞

(2)只不过udp协议的客户端sendinto一个空数据并不是真的空数据(包含:空数据+地址信息,得到的报仍然不会为空),所以客户端只要有一个sendinto(不管是否发送空数据,都不是真的空数据),服务端就可以recvfrom到数据。

(3)udp无链接

  • 无链接,因而无需listen(backlog),更加没有什么连接池之说了
  • 无链接,udp的sendinto不用管是否有一个正在运行的服务端,可以己端一个劲的发消息,只不过数据丢失
  • recvfrom收的数据小于sendinto发送的数据时,在mac和linux系统上数据直接丢失,在windows系统上发送的比接收的大直接报错
  • 只有sendinto发送数据没有recvfrom收数据,数据丢失  

四、send 与 sendinto

   tcp是基于数据流的,而udp是基于数据报的:

  1. send(bytes_data):发送数据流,数据流bytes_data若为空,自己这段的缓冲区也为空,操作系统不会控制tcp协议发空包  (阻塞产生
  2. sendinto(bytes_data,ip_port):发送数据报,bytes_data为空,还有ip_port,所有即便是发送空的bytes_data,数据报其实也不是空的,自己这端的缓冲区收到内容,操作系统就会控制udp协议发包。

        注意:

        1.你单独运行udp的客户端,你发现并不会报错,相反tcp却会报错,因为udp协议只负责把包发出去,对方收不收,我根本不管,而tcp是基于链接的,必须有一个服务端先运行着,客户端去跟服务端建立链接然后依托于链接才能传递消息,任何一方试图把链接摧毁都会导致对方程序的崩溃。

        2.udp程序,你注释任何一条客户端的sendinto,服务端都会卡住,为什么?因为服务端有几个recvfrom就要对应几个sendinto,哪怕是sendinto(b‘‘)那也要有。

五、粘包

       啥是粘包?举个例子哈,粘包呢就是比如你在执行dir命令,执行完之后是会显示执行结果,对吧。之后你再执行ifcnfig 也会显示内容,之后再执行dir 这个时候你就会发现,什么鬼,执行的是dir 为啥会出现ifconfig的内容,这个时候就是产生了粘包咯。

      那还有个问题就是:udp 和 tcp 到底谁会产生粘包呢?答案是肯定的,那就是tcp啦,udp是永远不会产生粘包的。

      粘包问题主要还是因为接收方不知道消息之间的界限,不知道一次性提取多少字节的数据所造成的。

     产生粘包的两种情景:

    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,数据了很小,会合到一起,产生粘包)

技术分享
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()
服务端

 

技术分享
import socket
BUFSIZE=1024
ip_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(feng.encode(utf-8))
客户端

    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) 

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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()
服务端

 

技术分享
import socket
BUFSIZE=1024
ip_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))
客户端

   既然知道了产生粘包的机理,那如何解呢?
一、比较low的办法

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import socket,subprocess
ip_port=(127.0.0.1,8080)
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

s.bind(ip_port)
s.listen(5)

while True:
    conn,addr=s.accept()
    print(客户端,addr)
    while True:
        msg=conn.recv(1024)
        if not msg:break
        res=subprocess.Popen(msg.decode(utf-8),shell=True,                            stdin=subprocess.PIPE,                         stderr=subprocess.PIPE,                         stdout=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        if err:
            ret=err
        else:
            ret=res.stdout.read()
        data_length=len(ret)
        conn.send(str(data_length).encode(utf-8))
        data=conn.recv(1024).decode(utf-8)
        if data == recv_ready:
            conn.sendall(ret)
    conn.close()
服务端
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import socket,time
s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex((127.0.0.1,8080))

while True:
    msg=input(>>: ).strip()
    if len(msg) == 0:continue
    if msg == quit:break

    s.send(msg.encode(utf-8))
    length=int(s.recv(1024).decode(utf-8))
    s.send(recv_ready.encode(utf-8))
    send_size=0
    recv_size=0
    data=b‘‘
    while recv_size < length:
        data+=s.recv(1024)
        recv_size+=len(data)


    print(data.decode(utf-8))
客户端

二、大神的做法

    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。

    struct模块 

        该模块可以把一个类型,如数字,转成固定长度的bytes。

import json,struct
#假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt

#为避免粘包,必须自定制报头
header={file_size:1073741824000,file_name:/a/b/c/d/e/a.txt,md5:8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3} #1T数据,文件路径和md5值

#为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes
head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding=utf-8) #序列化并转成bytes,用于传输

#为了让客户端知道报头的长度,用struck将报头长度这个数字转成固定长度:4个字节
head_len_bytes=struct.pack(i,len(head_bytes)) #这4个字节里只包含了一个数字,该数字是报头的长度

#客户端开始发送
conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes
conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式
conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式

#服务端开始接收
head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式
x=struct.unpack(i,head_len_bytes)[0] #提取报头的长度

head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式
header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头

#最后根据报头的内容提取真实的数据,比如
real_data_len=s.recv(header[file_size])
s.recv(real_data_len)

服务端:

import socket,struct,json
import subprocess
phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加

phone.bind((127.0.0.1,8080))

phone.listen(5)

while True:
    conn,addr=phone.accept()
    while True:
        cmd=conn.recv(1024)
        if not cmd:break
        print(cmd: %s %cmd)

        res=subprocess.Popen(cmd.decode(utf-8),
                             shell=True,
                             stdout=subprocess.PIPE,
                             stderr=subprocess.PIPE)
        err=res.stderr.read()
        print(err)
        if err:
            back_msg=err
        else:
            back_msg=res.stdout.read()


        conn.send(struct.pack(i,len(back_msg))) #先发back_msg的长度
        conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容

    conn.close()

服务端(自定制报头)

客户端:

import socket,time,struct

s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
res=s.connect_ex((127.0.0.1,8080))

while True:
    msg=input(>>: ).strip()
    if len(msg) == 0:continue
    if msg == quit:break

    s.send(msg.encode(utf-8))



    l=s.recv(4)
    x=struct.unpack(i,l)[0]
    print(type(x),x)
    # print(struct.unpack(‘I‘,l))
    r_s=0
    data=b‘‘
    while r_s < x:
        r_d=s.recv(1024)
        data+=r_d
        r_s+=len(r_d)

    # print(data.decode(‘utf-8‘))
    print(data.decode(gbk)) #windows默认gbk编码

客户端(自定制报头)

我们可以把报头做成字典,字典里包含将要发送的真实数据的详细信息,然后json序列化,然后用struck将序列化后的数据长度打包成4个字节(4个自己足够用了)

发送时:

先发报头长度

再编码报头内容然后发送

最后发真实内容

接收时:

先手报头长度,用struct取出来

根据取出的长度收取报头内容,然后解码,反序列化

从反序列化的结果中取出待取数据的详细信息,然后去取真实的数据内容

 

OK了,这个粘包是搞的差不多了。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 

 

 


   

 

Python 基础之socket编程(二)

标签:err   isp   html   介绍   传输   sea   sub   comm   json   

原文地址:http://www.cnblogs.com/haishiniu123/p/6836649.html

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