网络编程-Socket

　　　　　　套接字编程Socket

1，Socket介绍

1，什么是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。

　　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

2，什么是套接字

　　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（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

　　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，但是由于我们只关心网络编程，所以大部分时候我们只使用AF_INET)

3，套接字工作流程

　　一个生活中的场景。你要打电话给一个朋友，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。生活中的场景就解释了这工作原理。

　　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

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.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

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

4，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

一次通话

 1 import socket
 2 
 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) #买手机
 4 phone.bind(('127.0.0.1',8000)) #绑定手机卡
 5 phone.listen(5) #开机
 6 print('---->')
 7 conn,addr=phone.accept() #等电话 (阻塞)
 8 
 9 data=conn.recv(1024) #收消息(阻塞)
10 print('客户端发来的消息是: ',data)
11 conn.send(data.upper())#发消息
12 
13 conn.close()
14 phone.close()
15 
16 server

service

1 import  socket
2 
3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
4 
5 phone.connect(('127.0.0.1',8000)) #拨通电话
6 
7 phone.send('hello地方'.encode('utf-8')) #发消息
8 data=phone.recv(1024) # (阻塞)
9 print('收到服务端的发来的消息：',data)

client

循环通话

对于windows，client程序退出后server异常，对于linux，client程序退出后server一直接收空数据进入死循环

import socket

phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 买手机
phone.bind(('127.0.0.1', 8000))  # 绑定手机卡
phone.listen(5)  # 开机
print('---->')
conn, addr = phone.accept()  # 等电话 (阻塞)

while True: # 通信循环
    data = conn.recv(1024)  # 收消息(阻塞)
    print('客户端发来的消息是: ', data)

    conn.send(data.upper())  # 发消息

conn.close()
phone.close()

server

 1 import  socket
 2 
 3 phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
 4 
 5 phone.connect(('127.0.0.1',8000)) #拨通电话
 6 
 7 while True: # 通信循环
 8     msg=input('>>: ').strip()
 9     phone.send(msg.encode('utf-8')) #发消息,发送空给server，server接收空一直阻塞，不会进一步发送数据给client(客户端打通电话不说话，服务端等待客户端说话，然后大家都不说话。。。)，# 不能直接写入字符串，需要转码，因为传到物理层需要转成二进制才行
10     data=phone.recv(1024)
11     print(data)
12 
13 phone.close()

client

加上链接循环

 1 import socket
 2 
 3 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.connect(('127.0.0.1', 8085))
 5 
 6 while True:  # 通信循环
 7     msg = input('>>> ').strip()
 8     if not msg: continue  # 解决因为输入为空而导致出现停运
 9     phone.send(msg.encode('utf-8'))  # 不能直接写入字符串，需要转码，因为传到物理层需要转成二进制才行
10     data = phone.recv(1024)
11     print(data.decode('utf-8'))
12 
13 phone.close()

client v2:解决client发送空阻塞客户端的问题

 1 import socket
 2 
 3 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 解决ip端口冲突，可以重用ip端口
 5 phone.bind(('127.0.0.1', 8085))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
 6 phone.listen(5)   # 最大挂起的链接数
 7 
 8 print(1)
 9 while True:
10     conn, client_addr = phone.accept()  # 在服务端要有一个收发消息，所接受的数据都是bytes类型
11     print(client_addr)
12 
13     while True:  # 通信循环
14         try:  # 应对windows系统:如果不捕获异常，客户端程序停止后,服务端程序异常停止,ConnectionResetError: [WinError 10054] 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。
15             data = conn.recv(1024)  # 1，单位：bytes，2，1024代表最大接受1024个bytes
16             if not data: break  # 适用Linux。防止客户端断开，导致出现死循环，占用大量内存(前提是只发生在linux上面，windows系统上面若客户端单方面断开，直接报错)
17             print('客户端的数据:', data.decode('utf-8'))
18             conn.send(data.upper())
19         except ConnectionResetError:
20             break
21 
22     conn.close()
23 phone.close()

server v2:解决client程序终止后server程序退出

5，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

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)
cs.close()                      # 关闭客户套接字

import socket

udpserver=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
udpserver.bind(('127.0.0.1',8080))

while True: #通讯循环
    data,client_addr=udpserver.recvfrom(1024)
    print('======>',data.decode('utf-8'))
    print(client_addr)
    # msg=input('>>: ')
    udpserver.sendto(data.upper(),client_addr)

udp server

 1 import socket
 2 
 3 udpclient=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM)
 4 
 5 server_ip_port=('127.0.0.1',8080)
 6 while True:
 7     inp=input(">>: ")
 8     udpclient.sendto(inp.encode('utf-8'),server_ip_port)
 9 
10     data,server_addr=udpclient.recvfrom(1024)
11     print(data.decode('utf-8'))

udp client

模拟ssh远程执行命令

 1 import socket
 2 import subprocess
 3 
 4 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 5 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)  # 解决ip端口冲突，可以重用ip端口
 6 phone.bind(('127.0.0.1', 8085))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
 7 phone.listen(5)   # 最大挂起的链接数
 8 
 9 print(1)
10 while True:  # 链接循环
11     conn, client_addr = phone.accept()  # 在服务端要有一个收发消息，所接受的数据都是bytes类型
12     print(client_addr)
13 
14     while True:  # 通信循环
15         try:  # 应对windows系统:如果不捕获异常，客户端程序停止后,服务端程序异常停止,ConnectionResetError: [WinError 10054] 远程主机强迫关闭了一个现有的连接。
16             # 1，收命令
17             cmd = conn.recv(1024)  # 1，单位：bytes，2，1024代表最大接受1024个bytes
18             if not cmd: break  # 适用Linux。防止客户端断开，导致出现死循环，占用大量内存(前提是只发生在linux上面，windows系统上面若客户端单方面断开，直接报错)
19             print('客户端的数据:', cmd.decode('utf-8'))
20 
21             # 2，执行命令，拿到结果
22 
23             obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True,
24                                    stdout=subprocess.PIPE,
25                                    stderr=subprocess.PIPE)
26             # print(obj)
27             # print('srdout 1--->: ', obj.stdout.read().decode('utf-8'))
28             # print('stdout 2--->: ', obj.stdout.read().decode('utf-8'))
29             # print('srderr 1--->: ', obj.stderr.read().decode('utf-8'))
30             stdout = obj.stdout.read()
31             stderr = obj.stdout.read()
32 
33             # 3，把命令的结果返回给客户端
34             print(len(stdout)+len(stderr))
35             conn.send(stdout + stderr)
36         except ConnectionResetError:
37             break
38 
39     conn.close()
40 phone.close()
41 
42 server

server

 1 import socket
 2 
 3 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 4 phone.connect(('127.0.0.1', 8085))
 5 
 6 while True:
 7     # 1，发命令
 8     cmd = input('>>> ').strip()
 9     if not cmd:
10         continue  # 解决因为输入为空而导致出现停运
11     phone.send(cmd.encode('utf-8'))  # 不能直接写入字符串，需要转码，因为传到物理层需要转成二进制才行
12 
13     # 2，那命令的结果，并打印
14     data = phone.recv(1024)
15     print(data.decode('gbk'))  # 这里如果是windows就使用gbk，linux使用utf-8.
16 
17 phone.close()
18 复制代码

client

qq聊天（由于udp无连接，所以可以同时多个客户端去跟服务器端通信）

 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:33[1;44m%s33[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)

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:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
25 
26 udp_client_socket.close()

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:33[1;44m%s33[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8')))
25 
26 udp_client_socket.close()

udp客户端2

2，粘包现象

1，粘包原因

　　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。

　　在python语法里，socket.send(x)的含义是把x当作一个包发送到发送到缓存

　　就如上面模拟ssh远程执行命令，虽然可以执行windows下面的dir等命令，但是出现了粘包，导致结果粘在了一起，它的发生主要就是因为socket缓冲区导致的。

　　你的程序实际上无权直接操作网卡的，你操作网卡都是通过操作系统给用户程序暴露出来的接口，那每次你的程序要给远程发数据时，其实是先把数据从用户态copy到内核态，这样的操作是耗资源和时间的，频繁的在内核态和用户态之前交换数据势必会导致发送效率降低，因此socket 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次数据给对方。若连续几次需要send的数据都很少，通常TCP socket 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。

2，粘包只发生与TCP

　　粘包问题只存在于TCP中，NOT UDP

　　还是看上图，发送端可以是一K一K地发送数据，而接收端的应用程序可以两K两K地提走数据，当然也有可能一次提走3K或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应用程序是不可见的，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发送的，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。

　　总结:

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

3，如何会产生粘包

　　发送方发送数据时间间隔很短，且数据量很小，会合到一起，产生粘包

　　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）

　　代码示例：

　　 1，发送时间间隔短，数据量小，客户端产生粘包

 1 import socket
 2 
 3 server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 4 server.bind(('127.0.0.1', 9903))  # 0-65535; 1-1024给操作系统使用
 5 server.listen(5)
 6 
 7 conn, addr = server.accept()
 8 
 9 res1 = conn.recv(1024)
10 print('第一次', res1)
11 
12 res2 = conn.recv(1024)
13 print('第二次', res2)

server

1 # -*- coding: utf-8 -*-
2 import socket
3 
4 client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
5 
6 client.connect(('127.0.0.1', 9903))
7 
8 client.send('hello'.encode('utf-8'))
9 client.send('world'.encode('utf-8'))

client

1 第一次 b'helloworld'
2 第二次 b''

2，发送时间间隔长，服务端每次接收数据量够大，则不产生粘包

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 import socket
 3 
 4 server = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 5 server.bind(('127.0.0.1', 9903))  # 0-65535; 1-1024给操作系统使用
 6 server.listen(5)
 7 
 8 conn, addr = server.accept()
 9 
10 res1 = conn.recv(1024)
11 print('第一次', res1)
12 
13 res2 = conn.recv(1024)
14 print('第二次', res2)

server

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 import socket
 3 import time
 4 
 5 client = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 6 
 7 client.connect(('127.0.0.1', 9903))
 8 
 9 client.send('hello'.encode('utf-8'))
10 time.sleep(3)  # 设定sleeptime为3秒钟
11 client.send('world'.encode('utf-8'))

client

1 第一次 b'hello'
2 第二次 b'world'

　　注意：当在1中的服务端和客户端都各加上timesleep，或者服务端每次接收的数据不一，这两种情况的任意一种变化，都可能产生粘包。加上timesleep解决粘包是最不可取的方法，如何without timesleep并且利用Nagle算法优势的情况下解决粘包问题呢？

4，如何解决粘包

　　实际上就是让服务端知道客户端发出多少数据，然后让服务端收多少数据，实际上就可以解决粘包问题了

　简单版

　　远程执行命令

　　导入struct模块制作报头，提前知道数据量为多少，以达到接收不粘包，但是这种方法不能发送大一点的文件

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 import socket
 3 import subprocess
 4 import struct
 5 
 6 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 # phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
 8 phone.bind(('127.0.0.1', 9909))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
 9 phone.listen(5)  # 监听进程
10 
11 print('starting...')
12 while True:  # 链接循环
13     conn, client_addr = phone.accept()
14     print(client_addr)
15 
16     while True:  # 通信循环
17         try:
18             # 1、收命令
19             cmd = conn.recv(8096)
20             if not cmd: break  # 适用于linux操作系统
21 
22             # 2、执行命令，拿到结果
23             obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True,
24                                    stdout=subprocess.PIPE,
25                                    stderr=subprocess.PIPE)
26 
27             stdout = obj.stdout.read()
28             stderr = obj.stderr.read()
29 
30             # 3、把命令的结果返回给客户端
31             # 第一步：制作固定长度的报头
32             total_size = len(stdout) + len(stderr)
33             header = struct.pack('i', total_size)
34 
35             # 第二步：把报头发送给客户端
36             conn.send(header)
37 
38             # 第三步：再发送真实的数据
39             conn.send(stdout)
40             conn.send(stderr)
41 
42         except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统
43             break
44     conn.close()
45 
46 phone.close()

server

 1 # -*- coding: utf-8 -*-
 2 import socket
 3 import struct
 4 
 5 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 6 
 7 phone.connect(('127.0.0.1', 9909))
 8 
 9 while True:
10     # 1、发命令
11     cmd = input('>>: ').strip()  # ls /etc
12     if not cmd:continue
13     phone.send(cmd.encode('utf-8'))
14 
15     # 2、拿命令的结果，并打印
16 
17     # 第一步：先收报头
18     header = phone.recv(4)
19 
20     # 第二步：从报头中解析出对真实数据的描述信息（数据的长度）
21     total_size = struct.unpack('i', header)[0]  # struct.pack(格式，)
22 
23     # 第三步：接收真实的数据
24     recv_size = 0
25     recv_data = b''  # 数据类型为bytes类型
26     while recv_size < total_size:
27         res = phone.recv(1024)  # 1024是一个坑
28         recv_data += res
29         recv_size += len(res)
30 
31     print(recv_data.decode('gbk'))  # windows默认为gbk，linux为utf-8
32 
33 phone.close()

client

　　终极版

　　远程执行命令

　　报头增加了信息量，文件可传输变大

 1 import socket
 2 import subprocess
 3 import struct
 4 import json
 5 
 6 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 # phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
 8 phone.bind(('127.0.0.1',9909))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
 9 phone.listen(5)
10 
11 print('starting...')
12 while True:  # 链接循环
13     conn, client_addr=phone.accept()
14     print(client_addr)
15 
16     while True:  # 通信循环
17         try:
18             # 1、收命令
19             cmd = conn.recv(8096)
20             if not cmd: break  # 适用于linux操作系统
21 
22             # 2、执行命令，拿到结果
23             obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True,
24                                    stdout=subprocess.PIPE,
25                                    stderr=subprocess.PIPE)
26 
27             stdout = obj.stdout.read()
28             stderr = obj.stderr.read()
29 
30             # 3、把命令的结果返回给客户端
31             # 第一步：制作固定长度的报头
32             header_dic = {
33                 'filename': 'a.txt',
34                 'md5': 'xxdxxx',
35                 'total_size': len(stdout) + len(stderr)
36             }
37 
38             header_json = json.dumps(header_dic)  # 将head_dic转为json字符串类型
39 
40             header_bytes = header_json.encode('utf-8')  # 将header_json转化为bytes类型，就可用于传输了
41 
42             # 第二步：先发送报头的长度
43             conn.send(struct.pack('i', len(header_bytes)))  # 将head_bytes改成固定的长度，让客户端识别
44 
45             # 第三步：再发报头
46             conn.send(header_bytes)
47 
48             # 第四步：再发送真实的数据
49             conn.send(stdout)
50             conn.send(stderr)
51 
52         except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统
53             break
54     conn.close()
55 
56 phone.close()

server

 1 import socket
 2 import struct
 3 import json
 4 
 5 phone=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 6 
 7 phone.connect(('127.0.0.1', 9909))
 8 
 9 while True:
10     # 1、发命令
11     cmd = input('>>: ').strip()  # ls /etc
12     if not cmd:continue
13     phone.send(cmd.encode('utf-8'))
14 
15     # 2、拿命令的结果，并打印
16 
17     # 第一步：先收报头的长度
18     obj = phone.recv(4)
19     header_size = struct.unpack('i', obj)[0]  # 接收报头的长度
20 
21     # 第二步：再收报头
22     header_bytes = phone.recv(header_size)
23 
24     # 第三步：从报头中解析出对真实数据的描述信息
25     header_json = header_bytes.decode('utf-8')
26     header_dic = json.loads(header_json)  # 反序列化
27     print(header_dic)
28     total_size = header_dic['total_size']
29 
30     # 第四步：接收真实的数据
31     recv_size = 0
32     recv_data = b''
33     while recv_size < total_size:
34         res = phone.recv(1024)  # 1024是一个坑
35         recv_data += res
36         recv_size += len(res)
37 
38     print(recv_data.decode('gbk'))  # windows默认编码为gbk，Linux为utf-8
39 
40 phone.close()

client

5，通过socket收发文件软件开发

　　收发文件与远程执行命令的程序原理是一模一样的，比如下载文件的过程：

　　　　1、客户端提交命令

　　　　2、服务端接收命令，解析，执行下载文件的方法，即以读的方式打开文件，for循环读出文件的一行行内容，然后send给客户端

　　　　3、客户端以写的方式打开文件，将接收的内容写入文件中

单线程

简单版

　　实现简单的文件传输，下面代码示例是客户端从服务端下载文件，上传只需更改两者的文件读取命令即可

 1 import socket
 2 import subprocess
 3 import struct
 4 import json
 5 import os
 6 
 7 share_dir = r'这里填写服务端需要上传的文件具体目录地址'
 8 
 9 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
10 # phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
11 phone.bind(('127.0.0.1', 8912))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
12 phone.listen(5)
13 
14 print('starting...')
15 while True:  # 链接循环
16     conn, client_addr = phone.accept()
17     print(client_addr)
18 
19     while True:  # 通信循环
20         try:
21             # 1、收命令
22             res = conn.recv(8096)  # b'get 1.mp4' 遵循get+文件名格式提交命令
23             if not res: break  # 适用于linux操作系统
24 
25             # 2、解析命令，提取相应命令参数
26             cmds = res.decode('utf-8').split()  # ['get','1.mp4']
27             filename = cmds[1]
28 
29             # 3、以读的方式打开文件,读取文件内容发送给客户端
30             # 第一步：制作固定长度的报头
31             header_dic = {
32                 'filename': filename,  # 'filename':'1.mp4'
33                 'md5': 'xxdxxx',
34                 'file_size': os.path.getsize(r'%s/%s' % (share_dir, filename))  # os.path.getsize(r'服务端文件上传目录')
35             }
36 
37             header_json = json.dumps(header_dic)
38 
39             header_bytes = header_json.encode('utf-8')
40 
41             # 第二步：先发送报头的长度
42             conn.send(struct.pack('i', len(header_bytes)))
43 
44             # 第三步：再发报头
45             conn.send(header_bytes)
46 
47             # 第四步：再发送真实的数据
48             with open('%s/%s' % (share_dir, filename), 'rb') as f:
49                 # conn.send(f.read())
50                 for line in f:
51                     conn.send(line)
52 
53         except ConnectionResetError:  # 适用于windows操作系统
54             break
55     conn.close()
56 
57 phone.close()

server

 1 import socket
 2 import struct
 3 import json
 4 
 5 download_dir = r'客户端需要题目下载地方的目录地址'
 6 
 7 phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8 
 9 phone.connect(('127.0.0.1', 8912))
10 
11 while True:
12     # 1、发命令
13     cmd = input('>>: ').strip()  # get a.txt
14     if not cmd: continue
15     phone.send(cmd.encode('utf-8'))
16 
17     # 2、以写的方式打开一个新文件，接收服务端发来的文件的内容写入客户的新文件
18     # 第一步：先收报头的长度
19     obj = phone.recv(4)
20     header_size = struct.unpack('i', obj)[0]
21 
22     # 第二步：再收报头
23     header_bytes = phone.recv(header_size)
24 
25     # 第三步：从报头中解析出对真实数据的描述信息
26     header_json = header_bytes.decode('utf-8')
27     header_dic = json.loads(header_json)
28     '''
29             header_dic={
30                 'filename': filename, #'filename':'1.mp4'
31                 'md5':'xxdxxx',
32                 'file_size': os.path.getsize(filename)
33             }
34     '''
35     print(header_dic)
36     total_size = header_dic['file_size']
37     filename = header_dic['filename']
38 
39     # 第四步：接收真实的数据
40     with open('%s/%s' % (download_dir, filename), 'wb') as f:
41         recv_size = 0
42         while recv_size < total_size:
43             line = phone.recv(1024)  # 1024是一个坑
44             f.write(line)
45             recv_size += len(line)
46             print('总大小：%s   已下载大小：%s' % (total_size, recv_size))
47 
48 
49 phone.close()

client

函数版

　　简单版定义装进函数

 1 import socket
 2 import subprocess
 3 import struct
 4 import json
 5 import os
 6 
 7 share_dir = r'server 上传目录'
 8 
 9 def get(conn,cmds):
10     filename = cmds[1]
11 
12     # 3、以读的方式打开文件,读取文件内容发送给客户端
13     # 第一步：制作固定长度的报头
14     header_dic = {
15         'filename': filename,  # 'filename':'1.mp4'
16         'md5': 'xxdxxx',
17         'file_size': os.path.getsize(r'%s/%s' % (share_dir, filename))
18     # os.path.getsize(r'server 上传目录')
19     }
20 
21     header_json = json.dumps(header_dic)
22 
23     header_bytes = header_json.encode('utf-8')
24 
25     # 第二步：先发送报头的长度
26     conn.send(struct.pack('i', len(header_bytes)))
27 
28     # 第三步：再发报头
29     conn.send(header_bytes)
30 
31     # 第四步：再发送真实的数据
32     with open('%s/%s' % (share_dir, filename), 'rb') as f:
33         # conn.send(f.read())
34         for line in f:
35             conn.send(line)
36 
37 def put(conn,cmds):
38     pass
39 
40 def run():
41     phone=socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
42     # phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)
43     phone.bind(('127.0.0.1', 8912))  # 0-65535:0-1024给操作系统使用
44     phone.listen(5)
45 
46     print('starting...')
47     while True: # 链接循环
48         conn,client_addr=phone.accept()
49         print(client_addr)
50 
51         while True: # 通信循环
52             try:
53                 # 1、收命令
54                 res = conn.recv(8096)  # b'put 1.mp4'
55                 if not res: break  # 适用于linux操作系统
56 
57                 # 2、解析命令，提取相应命令参数
58                 cmds = res.decode('utf-8').split() # ['put','1.mp4']
59                 if cmds[0] == 'get':
60                     get(conn, cmds)
61                 elif cmds[0] == 'put':
62                     input(conn, cmds)
63 
64 
65             except ConnectionResetError: #适用于windows操作系统
66                 break
67         conn.close()
68 
69     phone.close()
70 
71 
72 if __name__ == '__main__':
73     run()

server

 1 import socket
 2 import struct
 3 import json
 4 
 5 download_dir = r'client 下载目录'
 6 
 7 def get(phone,cmds):
 8     # 2、以写的方式打开一个新文件，接收服务端发来的文件的内容写入客户的新文件
 9     # 第一步：先收报头的长度
10     obj = phone.recv(4)
11     header_size = struct.unpack('i', obj)[0]
12 
13     # 第二步：再收报头
14     header_bytes = phone.recv(header_size)
15 
16     # 第三步：从报头中解析出对真实数据的描述信息
17     header_json = header_bytes.decode('utf-8')
18     header_dic = json.loads(header_json)
19     '''
20             header_dic={
21                 'filename': filename, #'filename':'1.mp4'
22                 'md5':'xxdxxx',
23                 'file_size': os.path.getsize(filename)
24             }
25     '''
26     print(header_dic)
27     total_size = header_dic['file_size']
28     filename = header_dic['filename']
29 
30     # 第四步：接收真实的数据
31     with open('%s/%s' % (download_dir, filename), 'wb') as f:
32         recv_size = 0
33         while recv_size < total_size:
34             line = phone.recv(1024)  # 1024是一个坑
35             f.write(line)
36             recv_size += len(line)
37             print('总大小：%s   已下载大小：%s' % (total_size, recv_size))
38 
39 def put(phone,cmds):
40     pass
41 
42 def run():
43     phone=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
44 
45     phone.connect(('127.0.0.1',8912))
46 
47     while True:
48         #1、发命令
49         inp=input('>>: ').strip() #get a.txt
50         if not inp:continue
51         phone.send(inp.encode('utf-8'))
52 
53         cmds=inp.split() #['get','a.txt']
54         if cmds[0] == 'get':
55             get(phone,cmds)
56         elif cmds[0] == 'put':
57             put(phone,cmds)
58 
59     phone.close()
60 
61 
62 
63 if __name__ == '__main__':
64     run()

client

面向对象版

  1 import socket
  2 import struct
  3 import json
  4 import subprocess
  5 import os
  6 
  7 class MYTCPServer:
  8     address_family = socket.AF_INET
  9 
 10     socket_type = socket.SOCK_STREAM
 11 
 12     allow_reuse_address = False
 13 
 14     max_packet_size = 8192
 15 
 16     coding='utf-8'
 17 
 18     request_queue_size = 5
 19 
 20     server_dir='file_upload'
 21 
 22     def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True):
 23         """Constructor.  May be extended, do not override."""
 24         self.server_address=server_address
 25         self.socket = socket.socket(self.address_family,
 26                                     self.socket_type)
 27         if bind_and_activate:
 28             try:
 29                 self.server_bind()
 30                 self.server_activate()
 31             except:
 32                 self.server_close()
 33                 raise
 34 
 35     def server_bind(self):
 36         """Called by constructor to bind the socket.
 37         """
 38         if self.allow_reuse_address:
 39             self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
 40         self.socket.bind(self.server_address)
 41         self.server_address = self.socket.getsockname()
 42 
 43     def server_activate(self):
 44         """Called by constructor to activate the server.
 45         """
 46         self.socket.listen(self.request_queue_size)
 47 
 48     def server_close(self):
 49         """Called to clean-up the server.
 50         """
 51         self.socket.close()
 52 
 53     def get_request(self):
 54         """Get the request and client address from the socket.
 55         """
 56         return self.socket.accept()
 57 
 58     def close_request(self, request):
 59         """Called to clean up an individual request."""
 60         request.close()
 61 
 62     def run(self):
 63         while True:
 64             self.conn,self.client_addr=self.get_request()
 65             print('from client ',self.client_addr)
 66             while True:
 67                 try:
 68                     head_struct = self.conn.recv(4)
 69                     if not head_struct:break
 70 
 71                     head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0]
 72                     head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding)
 73                     head_dic = json.loads(head_json)
 74 
 75                     print(head_dic)
 76                     #head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123}
 77                     cmd=head_dic['cmd']
 78                     if hasattr(self,cmd):
 79                         func=getattr(self,cmd)
 80                         func(head_dic)
 81                 except Exception:
 82                     break
 83 
 84     def put(self,args):
 85         file_path=os.path.normpath(os.path.join(
 86             self.server_dir,
 87             args['filename']
 88         ))
 89 
 90         filesize=args['filesize']
 91         recv_size=0
 92         print('----->',file_path)
 93         with open(file_path,'wb') as f:
 94             while recv_size < filesize:
 95                 recv_data=self.conn.recv(self.max_packet_size)
 96                 f.write(recv_data)
 97                 recv_size+=len(recv_data)
 98                 print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize))
 99 
100 
101 tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080))
102 
103 tcpserver1.run()
104 
105 server

server

 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 client

client

多线程

基于多进程实现并发的套接字通信，需要不断开启新进程来服务

 1 from socket import *
 2 from multiprocessing import Process
 3 
 4 def talk(conn):
 5     while True:
 6         try:
 7             data = conn.recv(1024)
 8             if not data: break
 9             conn.send(data.upper())
10         except ConnectionResetError:
11             break
12 
13     conn.close()
14 
15 
16 def server(ip,port):
17     server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
18     server.setsockopt(SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, 1)
19     server.bind((ip,port))
20     server.listen(5)
21 
22     while True:
23         conn, addr = server.accept()
24         p = Process(target=talk, args=(conn,))
25         p.start()
26 
27     server.close()
28 
29 
30 if __name__ == '__main__':
31     server('127.0.0.1', 8080)

server

 1 from socket import *
 2 
 3 client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 4 client.connect(('127.0.0.1',8080))
 5 
 6 while True:
 7     msg=input('>>: ').strip()
 8     if not msg:continue
 9 
10     client.send(msg.encode('utf-8'))
11     data=client.recv(1024)
12     print(data.decode('utf-8'))

client

　1，基于多线程的并发套接字通信

　　随着客户端数目的增加，服务端主机可能瘫痪

 1 # 并发多线程
 2 from socket import *
 3 from threading import Thread
 4 
 5 def communicate(conn):
 6     while True:
 7         try:
 8             data = conn.recv(1024)
 9             if not data: break
10             conn.send(data.upper())
11         except ConnectionResetError:
12             break
13 
14     conn.close()
15 
16 
17 def server(ip, port):
18     server = socket(AF_INET, SOCK_STREAM)
19     server.bind((ip, port))
20     server.listen(5)
21 
22     while True:
23         conn, addr = server.accept()
24         t = Thread(target=communicate,args=(conn,))
25         t.start()
26 
27     server.close()
28 
29 
30 if __name__ == '__main__':
31     server('127.0.0.1', 8081)

server

 1 from socket import *
 2 
 3 client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM)
 4 client.connect(('127.0.0.1',8081))
 5 
 6 
 7 while True:
 8     msg = input('>>: ').strip()
 9     if not msg: continue
10     client.send(msg.encode('utf-8'))
11     data = client.recv(1024)
12     print(data.decode('utf-8'))
13 
14 client.close()

client