一、客户端/服务器架构
1、硬件C/S架构（打印机）
2、软件C/S架构
互联网中处处是C/S架构
如网站是服务端，浏览器是客户端（B/S架构也是C/S架构的一种）
腾讯作为服务端提供视频，得下载个腾讯视频客户端才能看它的视频。
C/S 架构与socket 的关系：
socket就是为了完成C/S架构的开发
二、OSI 七层
须知一个完整的计算机系统是由硬件，操作系统，应用软件三者组成，具备了这个三个条件，一台计算机系统就可以自己跟自己玩了（打个单机游戏，玩个扫雷）
如果要跟别人一起玩，那就需要连接互联网。
互联网的核心就是由一堆协议组成，协议就是标准，比如全世界人通信的标准是英语
如果把计算机比作人，互联网协议就是计算机界的英语，所有的计算机都学会了互联网协议，那所有的计算机都可以按照统一的标准去收发信息从而完成通信了。
人们按照分工不同把互联网协议从逻辑上划分了层级
详见网络通信原理：http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html
学习socket一定要先学习互联网协议：
1、首先：基于socket编程，就是基于socket来开发一款自己的C/S架构软件
2、其次：C/S架构的软件（软件属于应用层）是基于网络进行通信的
3、然后：网络的核心即一堆协议，协议即标准，想开发一款基于网络通信的软件，就必须遵循这些标准。
4、最后：就让我们从这些标准开始研究，开启socket编程之旅。
三、socket层
在上图中，没有看到socket的影子，那么它到底在哪里呢？还是用图来说话，一目了然。
四、socket是什么
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。
所以，我们无需深入理解tcp/udp协议，socket已经为我们封装好了，我们只需要遵循socket的规定去编程，写出的程序自然就是遵循tcp/udp标准的。
也有人将socket说成ip+port，ip是用来标识互联网中的一台主机的位置，而port是用来标识这台机器上的一个应用程序，ip地址是配置到网卡上的，而port是应用程序开启的，ip与port的绑定就标识了互联网中独一无二的一个应用程序
而程序的pid是同一台机器上不同进程或者线程的标识
五、套接字发展史及分类
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，这也被称为进程间通讯或IPC，套接字有两种（或者称为有两个种族），分别是基于文件型的和基于网络型的。
基于文件类型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unlx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，他们要么是只用与某个平台，要么就是已经被废弃，或者是很少被使用，或者由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我们只使用AF_INET)
六、套接字工作流程
一个生活中的场景。你要打电话给你一个朋友，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，生活中场景就解释了这个工作原理。
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，客户端发生数据请求，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socket（）模块函数用法
1 import socket 2 socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) 3 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 0。 4 5 获取tcp/ip套接字 6 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 7 8 获取udp/ip套接字 9 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 10 11 由于 socket 模块中有太多的属性。我们在这里破例使用了'from module import *'语句。使用 'from socket import *',我们就把 socket 模块里的所有属性都带到我们的命名空间里了,这样能 大幅减短我们的代码。 12 例如tcpSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
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.connet_ex() connect（）函数的扩展版本，出错是返回错误码。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() 连接当前套接字的远端的地址
s.getsockename() 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
面向文件的套接字的函数
s.fileno() 套接字的文件描述
s.makefile() 创建一个与该套接字相关的文件
1 1：用打电话的流程快速描述socket通信 2 2：服务端和客户端加上基于一次链接的循环通信 3 3：客户端发送空，卡主，证明是从哪个位置卡的 4 服务端： 5 from socket import * 6 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 7 phone.bind(('127.0.0.1',8081)) 8 phone.listen(5) 9 10 conn,addr=phone.accept() 11 while True: 12 data=conn.recv(1024) 13 print('server===>') 14 print(data) 15 conn.send(data.upper()) 16 conn.close() 17 phone.close() 18 客户端： 19 from socket import * 20 21 phone=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 22 phone.connect(('127.0.0.1',8081)) 23 24 while True: 25 msg=input('>>: ').strip() 26 phone.send(msg.encode('utf-8')) 27 print('client====>') 28 data=phone.recv(1024) 29 print(data) 30 31 说明卡的原因：缓冲区为空recv就卡住，引出原理图 32 33 34 35 4.演示客户端断开链接，服务端的情况，提供解决方法 36 37 5.演示服务端不能重复接受链接，而服务器都是正常运行不断来接受客户链接的 38 39 6:简单演示udp 40 服务端 41 from socket import * 42 phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 43 phone.bind(('127.0.0.1',8082)) 44 while True: 45 msg,addr=phone.recvfrom(1024) 46 phone.sendto(msg.upper(),addr) 47 客户端 48 from socket import * 49 phone=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 50 while True: 51 msg=input('>>: ') 52 phone.sendto(msg.encode('utf-8'),('127.0.0.1',8082)) 53 msg,addr=phone.recvfrom(1024) 54 print(msg) 55 56 udp客户端可以并发演示 57 udp客户端可以输入为空演示，说出recvfrom与recv的区别，暂且不提tcp流和udp报的概念
七、基于tcp的套接字
tcp是基于链接的，必须先启动服务端，然后再启动客户端去链接服务端
tcp服务端
1 ss = socket() #创建服务器套接字 2 ss.bind() #把地址绑定到套接字 3 ss.listen() #监听链接 4 inf_loop: #服务器无限循环 5 cs = ss.accept() #接受客户端链接 6 comm_loop: #通讯循环 7 cs.recv()/cs.send() #对话(接收与发送) 8 cs.close() #关闭客户端套接字 9 ss.close() #关闭服务器套接字(可选)
tcp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: # 通讯循环 4 cs.send()/cs.recv() # 对话(发送/接收) 5 cs.close() # 关闭客户套接字
socket通信流程与打电话流程类似，就以打电话为例来实现一个low版的套接字通信
1 import socket 2 #买手机 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 4 #插卡 5 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 6 #开机 7 phone.listen(5) 8 #等电话链接 9 print('server start...') 10 conn,client_addr=phone.accept() #(tcp链接,client_addr) 11 print('链接',conn) 12 print(client_addr) 13 14 #基于建立的链接，收发消息 15 client_data=conn.recv(1024) 16 print('客户端的消息',client_data) 17 conn.send(client_data.upper()) 18 19 #挂电话链接 20 conn.close() 21 22 #关机 23 phone.close()
1 import socket 2 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 3 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) 4 5 6 phone.send('hello'.encode('utf-8')) 7 server_data=phone.recv(1024) 8 print('服务端回应的消息',server_data) 9 10 phone.close()
加上链接循环与通信循环
1 #买手机 2 import socket 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 4 5 #插卡 6 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 7 8 9 #开机 10 phone.listen(5) 11 12 13 #等待电话 14 while True: #链接循环 15 print('sever start....') 16 conn,client_addr=phone.accept() 17 print('链接',conn) 18 print(client_addr) 19 20 #基于建立链接，进行收发信息 21 while True: #通讯循环 22 try: #针对windows 系统 23 client_data=conn.recv(1024) 24 if not client_data:break #针对linux系统 25 print(client_data) 26 conn.send(client_data.upper()) 27 except Exception: 28 break 29 30 #挂断电话链接 31 conn.close() 32 33 #关机 34 phone.close()
1 #买电话 2 import socket 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 4 5 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) 6 7 8 while True: 9 msg=input('>>：').strip() 10 if msg == '':continue 11 phone.send(msg.encode('utf-8')) 12 server_data=phone.recv(1024) 13 print(server_data.decode('utf-8')) 14 15 phone.close()
问题：
在重启服务端时可能会遇到
这个是由于服务端仍然存在四次会瘦的time_wait状态在占用地址（如果不懂，请深入研究1.tcp上次握手，四次挥手，以及tcp/ip的12种有机状态 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）
解决方法：
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))
1 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， 2 vi /etc/sysctl.conf 3 4 编辑文件，加入以下内容： 5 net.ipv4.tcp_syncookies = 1 6 net.ipv4.tcp_tw_reuse = 1 7 net.ipv4.tcp_tw_recycle = 1 8 net.ipv4.tcp_fin_timeout = 30 9 10 然后执行 /sbin/sysctl -p 让参数生效。 11 12 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； 13 14 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； 15 16 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。 17 18 net.ipv4.tcp_fin_timeout 修改系統默认的 TIMEOUT 时间 19 20 方法二
基于udp的套接字
udp是无链接的，先启动哪一端都不会报错
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
udp客户端
1 cs = socket() # 创建客户套接字 2 comm_loop: # 通讯循环 3 cs.sendto()/cs.recvfrom() # 对话(发送/接收) 4 cs.close() # 关闭客户套接字
udp套接字简单示例
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 ip_port=('127.0.0.1',9000) 5 BUFSIZE=1024 6 udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) 7 8 udp_server_client.bind(ip_port) 9 10 while True: 11 msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE) 12 print(msg,addr) 13 14 udp_server_client.sendto(msg.upper(),addr) 15 16 udp服务端
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 ip_port=('127.0.0.1',9000) 5 BUFSIZE=1024 6 udp_server_client=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) 7 8 while True: 9 msg=input('>>: ').strip() 10 if not msg:continue 11 12 udp_server_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) 13 14 back_msg,addr=udp_server_client.recvfrom(BUFSIZE) 15 print(back_msg.decode('utf-8'),addr) 16 17 udp客户端
QQ聊天（由于udp无连接，所以可以同时多个客户端跟服务端通信）
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 ip_port=('127.0.0.1',8081) 5 udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) #买手机 6 udp_server_sock.bind(ip_port) 7 8 while True: 9 qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024) 10 print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8'))) 11 back_msg=input('回复消息: ').strip() 12 13 udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr) 14 15 udp服务端
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 BUFSIZE=1024 5 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) 6 7 qq_name_dic={ 8 '狗哥alex':('127.0.0.1',8081), 9 '瞎驴':('127.0.0.1',8081), 10 '一棵树':('127.0.0.1',8081), 11 '武大郎':('127.0.0.1',8081), 12 } 13 14 15 while True: 16 qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip() 17 while True: 18 msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip() 19 if msg == 'quit':break 20 if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue 21 udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name]) 22 23 back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE) 24 print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8'))) 25 26 udp_client_socket.close() 27 28 udp客户端1
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 BUFSIZE=1024 5 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) 6 7 qq_name_dic={ 8 '狗哥alex':('127.0.0.1',8081), 9 '瞎驴':('127.0.0.1',8081), 10 '一棵树':('127.0.0.1',8081), 11 '武大郎':('127.0.0.1',8081), 12 } 13 14 15 while True: 16 qq_name=input('请选择聊天对象: ').strip() 17 while True: 18 msg=input('请输入消息,回车发送: ').strip() 19 if msg == 'quit':break 20 if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue 21 udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name]) 22 23 back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE) 24 print('来自[%s:%s]的一条消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8'))) 25 26 udp_client_socket.close() 27 28 udp客户端2
服务端运行结果
客户端1运行结果
客户端2运行结果
时间服务器
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 from socket import * 4 from time import strftime 5 6 ip_port=('127.0.0.1',9000) 7 bufsize=1024 8 9 tcp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 10 tcp_server.bind(ip_port) 11 12 while True: 13 msg,addr=tcp_server.recvfrom(bufsize) 14 print('===>',msg) 15 16 if not msg: 17 time_fmt='%Y-%m-%d %X' 18 else: 19 time_fmt=msg.decode('utf-8') 20 back_msg=strftime(time_fmt) 21 22 tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr) 23 24 tcp_server.close() 25 26 ntp服务端
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 from socket import * 4 ip_port=('127.0.0.1',9000) 5 bufsize=1024 6 7 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 8 9 10 11 while True: 12 msg=input('请输入时间格式(例%Y %m %d)>>: ').strip() 13 tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) 14 15 data=tcp_client.recv(bufsize) 16 17 print(data.decode('utf-8')) 18 19 tcp_client.close() 20 21 ntp客户端
八、粘包现象
让我基于tcp先制作一个远程执行命令的程序（1：执行错误命令，2：执行ls 3:执行ifconfig）
注意：
res=subprocess.Poen(cmd.decode('urf-8),
shell=True,
stderr=subprocess.PIPE,
stdout=subprocess.PIPE)
的结果的编码是以当前所在的系统为准的，如果是windows，那么res.stdout.read()读出的就是GBK编码的，在接收端需要用GBK解码
且只能从管道里读出一次结果
注意：命令ls -l;lllll；pwd的结果是既有正确的stdout结果，又有错误stderr结果
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 from socket import * 3 import subprocess 4 5 ip_port=('127.0.0.1',8080) 6 BUFSIZE=1024 7 8 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 9 tcp_socket_server.bind(ip_port) 10 tcp_socket_server.listen(5) 11 12 while True: 13 conn,addr=tcp_socket_server.accept() 14 print('客户端',addr) 15 16 while True: 17 cmd=conn.recv(BUFSIZE) 18 if len(cmd) == 0:break 19 20 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True, 21 stdout=subprocess.PIPE, 22 stdin=subprocess.PIPE, 23 stderr=subprocess.PIPE) 24 25 stderr=act_res.stderr.read() 26 stdout=act_res.stdout.read() 27 conn.send(stderr) 28 conn.send(stdout) 29 30 服务端
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket 4 BUFSIZE=1024 5 ip_port=('127.0.0.1',8080) 6 7 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 8 res=s.connect_ex(ip_port) 9 10 while True: 11 msg=input('>>: ').strip() 12 if len(msg) == 0:continue 13 if msg == 'quit':break 14 15 s.send(msg.encode('utf-8')) 16 act_res=s.recv(BUFSIZE) 17 18 print(act_res.decode('utf-8'),end='')
上述程序是基于tcp的socket，在运行时会发生粘包
让我们再基于udp制作一个远程执行命令的程序
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 4 #_*_coding:utf-8_*_ 5 __author__ = 'Linhaifeng' 6 from socket import * 7 import subprocess 8 9 ip_port=('127.0.0.1',9003) 10 bufsize=1024 11 12 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 13 udp_server.bind(ip_port) 14 15 while True: 16 #收消息 17 cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize) 18 print('用户命令----->',cmd) 19 20 #逻辑处理 21 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE) 22 stderr=res.stderr.read() 23 stdout=res.stdout.read() 24 25 #发消息 26 udp_server.sendto(stderr,addr) 27 udp_server.sendto(stdout,addr) 28 udp_server.close() 29 30 服务端
1 from socket import * 2 ip_port=('127.0.0.1',9003) 3 bufsize=1024 4 5 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) 6 7 8 while True: 9 msg=input('>>: ').strip() 10 udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) 11 12 data,addr=udp_client.recvfrom(bufsize) 13 print(data.decode('utf-8'),end='') 14 15 客户端
上述程序是基于udp的socket，在运行时永远不会发生粘包
九、什么是粘包
须知：只有tcp有粘包现象，udp永远不会粘包，为何，首先需要掌握一个socket收发消息的原理。
发送端可以是1K-1k的发送数据，而接收端的应用程序可以俩k俩k地提走数据，当然也有可能一次提走3K或者6k数据，或者一次只提走几个字节的数据，也就是说，应用程序所看到的数据是一个整体，或说是一个流（stream），一条消息有多少字节对程序是不可见的，因此tcp协议是面向流的协议，这也是容易出现粘包问题的原因，而UDP是面向消息的协议，每个udp段都是一条消息，应用程序必须以消息为单位提取数据，不能一次提取任意字节的数据，这一点和tcp是很不同的。怎样定义消息呢？可以认为对方一次性write/send的数据为一个消息，需要明白的是当对方send一条信息的时候，无论底层怎样分段分片，tcp协议层会把构成整条消息的数据段排序完成后才呈现在内核缓冲区。
例如基于tcp的套接字客户端往服务端上传文件，发送时文件内容是按照一段一段的字节流送的，在接收方看了，根本不知道该文件的字节流从何处开始，在何处结束。
所谓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。
此外，发送方引起的粘包是由TCP协议本身造成的，TCP为提高传输效率，发送方往往要收集到足够多的数据后才发送一个TCP段。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP会根据优化算法把这些数据合成一个TCP段后一次发送出去，这样接收方就收到了粘包数据。 TCP（transport control protocol，传输控制协议）是面向连接的，面向流的，提供高可靠性服务。收发两端（客户端和服务器端）都要有一一成对的socket，因此，发送端为了将多个发往接收端的包，更有效的发到对方，使用了优化方法（Nagle算法），将多次间隔较小且数据量小的数据，合并成一个大的数据块，然后进行封包。这样，接收端，就难于分辨出来了，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。 UDP（user datagram protocol，用户数据报协议）是无连接的，面向消息的，提供高效率服务。不会使用块的合并优化算法，, 由于UDP支持的是一对多的模式，所以接收端的skbuff(套接字缓冲区）采用了链式结构来记录每一个到达的UDP包，在每个UDP包中就有了消息头（消息来源地址，端口等信息），这样，对于接收端来说，就容易进行区分处理了。 即面向消息的通信是有消息保护边界的。 tcp是基于数据流的，于是收发的消息不能为空，这就需要在客户端和服务端都添加空消息的处理机制，防止程序卡住，而udp是基于数据报的，即便是你输入的是空内容（直接回车），那也不是空消息，udp协议会帮你封装上消息头，实验略 udp的recvfrom是阻塞的，一个recvfrom(x)必须对唯一一个sendinto(y),收完了x个字节的数据就算完成,若是y>x数据就丢失，这意味着udp根本不会粘包，但是会丢数据，不可靠 tcp的协议数据不会丢，没有收完包，下次接收，会继续上次继续接收，己端总是在收到ack时才会清除缓冲区内容。数据是可靠的，但是会粘包。
拆包的发生情况
当发送端缓存区的长度大于网卡的MTU时，tcp会将这次发送的数据拆成几个数据包发送出去。
补充问题一：为何tcp是可靠传输，udp是不可靠传输
基于tcp的数据传输请参考http://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/5937962.html，tcp在数据传输时，发送端先把数据发送到自己的缓存中，然后协议控制将缓存中的数据发送对端，对端返回一个ack+1，发送端则清理缓存中的数据，对端返回ack=0，则重新发送数据，所以tcp是可靠的
而udp发送数据，对端是不会返回确认信息的，因此不可靠
补充问题二：send（字节流）和recv(1024)及sendall
recv里指定的1024意思是从缓存一次拿出1024个字节的数据
send的字节流是先放入己端缓存，然后由协议控制缓存内容发送对端，如果待发送的字节流大小大于缓存剩余空间，那么数据丢失，用sendall就会循环调用send，数据不会丢失
十、解决粘包的low比处理方法
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大小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。
low版本的解决方法
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket,subprocess 4 ip_port=('127.0.0.1',8080) 5 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 6 s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) 7 8 s.bind(ip_port) 9 s.listen(5) 10 11 while True: 12 conn,addr=s.accept() 13 print('客户端',addr) 14 while True: 15 msg=conn.recv(1024) 16 if not msg:break 17 res=subprocess.Popen(msg.decode('utf-8'),shell=True,\ 18 stdin=subprocess.PIPE,\ 19 stderr=subprocess.PIPE,\ 20 stdout=subprocess.PIPE) 21 err=res.stderr.read() 22 if err: 23 ret=err 24 else: 25 ret=res.stdout.read() 26 data_length=len(ret) 27 conn.send(str(data_length).encode('utf-8')) 28 data=conn.recv(1024).decode('utf-8') 29 if data == 'recv_ready': 30 conn.sendall(ret) 31 conn.close() 32 33 服务端
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket,time 4 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 5 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080)) 6 7 while True: 8 msg=input('>>: ').strip() 9 if len(msg) == 0:continue 10 if msg == 'quit':break 11 12 s.send(msg.encode('utf-8')) 13 length=int(s.recv(1024).decode('utf-8')) 14 s.send('recv_ready'.encode('utf-8')) 15 send_size=0 16 recv_size=0 17 data=b'' 18 while recv_size < length: 19 data+=s.recv(1024) 20 recv_size+=len(data) 21 22 23 print(data.decode('utf-8')) 24 25 客户端
为何low：
程序的运行速度快于网络传输速度，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。
十一、解决粘包的方法
为字节流加上自定义固定长度报头，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
1 import json,struct 2 #假设通过客户端上传1T:1073741824000的文件a.txt 3 4 #为避免粘包,必须自定制报头 5 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 6 7 #为了该报头能传送,需要序列化并且转为bytes 8 head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化并转成bytes,用于传输 9 10 #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 11 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 12 13 #客户端开始发送 14 conn.send(head_len_bytes) #先发报头的长度,4个bytes 15 conn.send(head_bytes) #再发报头的字节格式 16 conn.sendall(文件内容) #然后发真实内容的字节格式 17 18 #服务端开始接收 19 head_len_bytes=s.recv(4) #先收报头4个bytes,得到报头长度的字节格式 20 x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取报头的长度 21 22 head_bytes=s.recv(x) #按照报头长度x,收取报头的bytes格式 23 header=json.loads(json.dumps(header)) #提取报头 24 25 #最后根据报头的内容提取真实的数据,比如 26 real_data_len=s.recv(header['file_size']) 27 s.recv(real_data_len)
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 #http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html 3 __author__ = 'Linhaifeng' 4 import struct 5 import binascii 6 import ctypes 7 8 values1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7) 9 values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101) 10 s1 = struct.Struct('I3sf') 11 s2 = struct.Struct('4sI') 12 13 print(s1.size,s2.size) 14 prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size) 15 print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer)) 16 # t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8')) 17 # print(t) 18 19 20 s1.pack_into(prebuffer,0,*values1) 21 s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2) 22 23 print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) 24 print(s1.unpack_from(prebuffer,0)) 25 print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)) 26 27 s3=struct.Struct('ii') 28 s3.pack_into(prebuffer,0,123,123) 29 print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) 30 print(s3.unpack_from(prebuffer,0))
1 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 2 3 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 4 5 phone.listen(5) 6 7 while True: 8 conn,addr=phone.accept() 9 while True: 10 cmd=conn.recv(1024) 11 if not cmd:break 12 print('cmd: %s' %cmd) 13 14 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), 15 shell=True, 16 stdout=subprocess.PIPE, 17 stderr=subprocess.PIPE) 18 err=res.stderr.read() 19 print(err) 20 if err: 21 back_msg=err 22 else: 23 back_msg=res.stdout.read() 24 25 26 conn.send(struct.pack('i',len(back_msg))) #先发back_msg的长度 27 conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 28 29 conn.close()
1 #_*_coding:utf-8_*_ 2 __author__ = 'Linhaifeng' 3 import socket,time,struct 4 5 s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 6 res=s.connect_ex(('127.0.0.1',8080)) 7 8 while True: 9 msg=input('>>: ').strip() 10 if len(msg) == 0:continue 11 if msg == 'quit':break 12 13 s.send(msg.encode('utf-8')) 14 15 16 17 l=s.recv(4) 18 x=struct.unpack('i',l)[0] 19 print(type(x),x) 20 # print(struct.unpack('I',l)) 21 r_s=0 22 data=b'' 23 while r_s < x: 24 r_d=s.recv(1024) 25 data+=r_d 26 r_s+=len(r_d) 27 28 # print(data.decode('utf-8')) 29 print(data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
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序列化后的数据长度打包成4个字节（4个足够用了）
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：
先收报头长度，用struct取出来
根据取出报头长度内容，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
1 import socket,struct,json 2 import subprocess 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 5 6 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 7 8 phone.listen(5) 9 10 while True: 11 conn,addr=phone.accept() 12 while True: 13 cmd=conn.recv(1024) 14 if not cmd:break 15 print('cmd: %s' %cmd) 16 17 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), 18 shell=True, 19 stdout=subprocess.PIPE, 20 stderr=subprocess.PIPE) 21 err=res.stderr.read() 22 print(err) 23 if err: 24 back_msg=err 25 else: 26 back_msg=res.stdout.read() 27 28 headers={'data_size':len(back_msg)} 29 head_json=json.dumps(headers) 30 head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8') 31 32 conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先发报头的长度 33 conn.send(head_json_bytes) #再发报头 34 conn.sendall(back_msg) #在发真实的内容 35 36 conn.close()
1 from socket import * 2 import struct,json 3 4 ip_port=('127.0.0.1',8080) 5 client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) 6 client.connect(ip_port) 7 8 while True: 9 cmd=input('>>: ') 10 if not cmd:continue 11 client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8')) 12 13 head=client.recv(4) 14 head_json_len=struct.unpack('i',head)[0] 15 head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8')) 16 data_len=head_json['data_size'] 17 18 recv_size=0 19 recv_data=b'' 20 while recv_size < data_len: 21 recv_data+=client.recv(1024) 22 recv_size+=len(recv_data) 23 24 print(recv_data.decode('utf-8')) 25 #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默认gbk编码
十二、socketserver实现并发
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）
server类：
request类：
继承关系：
以下述代码为例，分析socketserver源码： ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer) ftpserver.serve_forever() 查找属性的顺序：ThreadingTCPServer->ThreadingMixIn->TCPServer->BaseServer 1、实例化得到ftpserver，先找类ThreadingTCPServer的__init__,在TCPServer中找到，进而执行server_bind,server_active 2、找ftpserver下的serve_forever,在BaseServer中找到，进而执行self._handle_request_noblock()，该方法同样是在BaseServer中 3、执行self._handle_request_noblock()进而执行request, client_address = self.get_request()（就是TCPServer中的self.socket.accept()），然后执行self.process_request(request, client_address) /4、在ThreadingMixIn中找到process_request，开启多线程应对并发，进而执行process_request_thread，执行self.finish_request(request, client_address) 上述四部分完成了链接循环，本部分开始进入处理通讯部分，在BaseServer中找到finish_request,触发我们自己定义的类的实例化，去找__init__方法，而我们自己定义的类没有该方法，则去它的父类也就是BaseRequestHandler中找.... 源码分析总结： 基于tcp的socketserver我们自己定义的类中的 1、self.server即套接字对象 2、self.request即一个链接 3、self.client_address即客户端地址 基于udp的socketserver我们自己定义的类中的 1、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', <socket.socket fd=200, family=AddressFamily.AF_INET, type=SocketKind.SOCK_DGRAM, proto=0, laddr=('127.0.0.1', 8080)>) 2、self.client_address即客户端地址
1 import socketserver 2 import struct 3 import json 4 import os 5 class FtpServer(socketserver.BaseRequestHandler): 6 coding='utf-8' 7 server_dir='file_upload' 8 max_packet_size=1024 9 BASE_DIR=os.path.dirname(os.path.abspath(__file__)) 10 def handle(self): 11 print(self.request) 12 while True: 13 data=self.request.recv(4) 14 data_len=struct.unpack('i',data)[0] 15 head_json=self.request.recv(data_len).decode(self.coding) 16 head_dic=json.loads(head_json) 17 # print(head_dic) 18 cmd=head_dic['cmd'] 19 if hasattr(self,cmd): 20 func=getattr(self,cmd) 21 func(head_dic) 22 def put(self,args): 23 file_path = os.path.normpath(os.path.join( 24 self.BASE_DIR, 25 self.server_dir, 26 args['filename'] 27 )) 28 29 filesize = args['filesize'] 30 recv_size = 0 31 print('----->', file_path) 32 with open(file_path, 'wb') as f: 33 while recv_size < filesize: 34 recv_data = self.request.recv(self.max_packet_size) 35 f.write(recv_data) 36 recv_size += len(recv_data) 37 print('recvsize:%s filesize:%s' % (recv_size, filesize)) 38 39 40 ftpserver=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),FtpServer) 41 ftpserver.serve_forever()
1 import socket 2 import struct 3 import json 4 import os 5 6 7 8 class MYTCPClient: 9 address_family = socket.AF_INET 10 11 socket_type = socket.SOCK_STREAM 12 13 allow_reuse_address = False 14 15 max_packet_size = 8192 16 17 coding='utf-8' 18 19 request_queue_size = 5 20 21 def __init__(self, server_address, connect=True): 22 self.server_address=server_address 23 self.socket = socket.socket(self.address_family, 24 self.socket_type) 25 if connect: 26 try: 27 self.client_connect() 28 except: 29 self.client_close() 30 raise 31 32 def client_connect(self): 33 self.socket.connect(self.server_address) 34 35 def client_close(self): 36 self.socket.close() 37 38 def run(self): 39 while True: 40 inp=input(">>: ").strip() 41 if not inp:continue 42 l=inp.split() 43 cmd=l[0] 44 if hasattr(self,cmd): 45 func=getattr(self,cmd) 46 func(l) 47 48 49 def put(self,args): 50 cmd=args[0] 51 filename=args[1] 52 if not os.path.isfile(filename): 53 print('file:%s is not exists' %filename) 54 return 55 else: 56 filesize=os.path.getsize(filename) 57 58 head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize} 59 print(head_dic) 60 head_json=json.dumps(head_dic) 61 head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) 62 63 head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes)) 64 self.socket.send(head_struct) 65 self.socket.send(head_json_bytes) 66 send_size=0 67 with open(filename,'rb') as f: 68 for line in f: 69 self.socket.send(line) 70 send_size+=len(line) 71 print(send_size) 72 else: 73 print('upload successful') 74 75 76 77 78 client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) 79 80 client.run() 81 82 FtpClient
ssh远程执行命令+定制报头
1 import socket 2 import struct 3 import subprocess 4 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 5 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 6 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 7 phone.listen(5) 8 print('server start...') 9 while True: #链接循环 10 conn,client_addr=phone.accept() 11 print(conn,client_addr) 12 13 while True: #通讯循环 14 try: 15 cmd=conn.recv(1024) 16 if not cmd:break 17 18 #执行命令，拿到结果 19 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), 20 shell=True, 21 stdout=subprocess.PIPE, 22 stderr=subprocess.PIPE) 23 24 stdout=res.stdout.read() 25 stderr=res.stderr.read() 26 27 #制作报头 28 header=struct.pack('i',len(stdout)+len(stderr)) 29 30 31 #先发报头(固定长度) 32 conn.send(header) 33 #再发真实的数据 34 conn.send(stdout) 35 conn.send(stderr) 36 37 except Exception: #针对windwos 38 break 39 conn.close() 40 41 phone.close()
1 import socket 2 import struct 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 4 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) 5 6 while True: 7 cmd=input('>>: ').strip() 8 if not cmd:continue 9 #发命令 10 phone.send(cmd.encode('utf-8')) 11 12 13 #先收报头 14 header=phone.recv(4) 15 total_size=struct.unpack('i',header)[0] 16 17 #再收命令的执行结果 18 recv_size=0 19 data=b'' 20 while recv_size < total_size: 21 recv_data=phone.recv(1024) 22 recv_size+=len(recv_data) 23 data+=recv_data 24 25 #打印结果 26 print(data.decode('gbk')) 27 28 phone.close()
定制报头的正确方式
1 import socket 2 import struct 3 import subprocess 4 import json 5 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 6 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #就是它，在bind前加 7 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) 8 phone.listen(5) 9 print('server start...') 10 while True: #链接循环 11 conn,client_addr=phone.accept() 12 print(conn,client_addr) 13 14 while True: #通讯循环 15 try: 16 cmd=conn.recv(1024) 17 if not cmd:break 18 19 #执行命令，拿到结果 20 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), 21 shell=True, 22 stdout=subprocess.PIPE, 23 stderr=subprocess.PIPE) 24 25 stdout=res.stdout.read() 26 stderr=res.stderr.read() 27 28 29 #制作报头 30 header_dic={'total_size':len(stdout)+len(stderr),'md5':None} 31 header_json=json.dumps(header_dic) 32 header_bytes=header_json.encode('utf-8') 33 34 35 #1 先发报头的长度（固定4个bytes） 36 conn.send(struct.pack('i',len(header_bytes))) 37 38 39 #2 先发报头 40 conn.send(header_bytes) 41 42 43 #3 再发真实的数据 44 conn.send(stdout) 45 conn.send(stderr) 46 47 except Exception: #针对windwos 48 break 49 conn.close() 50 51 phone.close()
1 import socket 2 import struct 3 import json 4 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 5 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) 6 7 while True: 8 cmd=input('>>: ').strip() 9 if not cmd:continue 10 #发命令 11 phone.send(cmd.encode('utf-8')) 12 13 14 #先收报头的长度 15 struct_res=phone.recv(4) 16 header_size=struct.unpack('i',struct_res)[0] 17 18 #再收报头 19 header_bytes=phone.recv(header_size) 20 head_json=header_bytes.decode('utf-8') 21 head_dic=json.loads(head_json) 22 23 total_size=head_dic['total_size'] 24 #再收命令的执行结果 25 recv_size=0 26 data=b'' 27 while recv_size < total_size: 28 recv_data=phone.recv(1024) 29 recv_size+=len(recv_data) 30 data+=recv_data 31 32 #打印结果 33 print(data.decode('gbk')) 34 35 phone.close()
并发远程ssh
1 import socketserver 2 class MyTcphandler(socketserver.BaseRequestHandler): 3 def handle(self): 4 while True: #通信循环 5 data=self.request.recv(1024) 6 self.request.send(data.upper()) 7 if __name__ == '__main__': 8 #取代链接循环 9 server=socketserver.ThreadingTCPServer(('127.0.0.1',8080),MyTcphandler) 10 server.serve_forever()
1 import socket 2 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) 3 phone.connect(('127.0.0.1',8080)) 4 5 while True: 6 msg=input('>>: ').strip() 7 if not msg:continue 8 phone.send(msg.encode('utf-8')) 9 server_data=phone.recv(1024) 10 print(server_data.decode('utf-8')) 11 12 phone.close()