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socket—套接字
阅读量:5169 次
发布时间:2019-06-13

本文共 7476 字,大约阅读时间需要 24 分钟。

什么是socket:

socket通常也称作"套接字",用于描述IP地址和端口,是一个通信链的句柄,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,而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”,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,socket即是一种特殊的文件,一些socket函数就是对其进行的操作(读/写IO、打开、关闭)。

 

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。

 

 socket和file的区别:

  • 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(socket)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(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。 

 

文件类型的套接字家:

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

 

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,所以大部分时候我么只使用AF_INET)  

 

 

socket方法介绍:

 

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,以元组(host,port)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,可以挂起的最大连接数量。      backlog等于5,表示内核已经接到了连接请求,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,因为要在内核中维护连接队列sk.setblocking(bool)  是否阻塞(默认True),如果设置False,那么accept和recv时一旦无数据,则报错。sk.accept()  接受连接并返回(conn,address),其中conn是新的套接字对象,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(阻塞式)等待连接的到来sk.connect(address)  连接到address处的套接字。一般,address的格式为元组(hostname,port),如果连接出错,返回socket.error错误。sk.connect_ex(address)  同上,只不过会有返回值,连接成功时返回 0 ,连接失败时候返回编码,例如: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,bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息,通常可以忽略。sk.recvfrom(bufsize[.flag])  与recv()类似,但返回值是(data,address)。其中data是包含接收数据的字符串,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,该数量可能小于string的字节大小。即: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,但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None,失败则抛出异常。      内部通过递归调用send,将所有内容发送出去。sk.sendto(string[,flag],address)  将数据发送到套接字,address是形式为(ipaddr,port)的元组,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,timeout是一个浮点数,单位是秒。值为None表示没有超时期。一般,超时期应该在刚创建套接字时设置,因为它们可能用于连接的操作(如 client 连接最多等待5s )sk.getpeername()  返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组(ipaddr,port)。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(Transmission Control Protocol)可靠的、面向连接的协议(eg:打电话)、传输效率低全双工通信(发送缓存&接收缓存)、面向字节流。使用TCP的应用:Web浏览器;电子邮件、文件传输程序。

UDP(User Datagram Protocol)不可靠的、无连接的服务,传输效率高(发送前时延小),一对一、一对多、多对一、多对多、面向报文,尽最大努力服务,无拥塞控制。使用UDP的应用:域名系统 (DNS);视频流;IP语音(VoIP)。

 

import socketsk = socket.socket()sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字sk.listen()          #监听链接conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接ret = conn.recv(1024)  #接收客户端信息print(ret)       #打印客户端信息conn.send(b'hi')        #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)
socket server
import socketsk = socket.socket()           # 创建客户套接字sk.connect(('127.0.0.1',8898))    # 尝试连接服务器sk.send(b'hello!')ret = sk.recv(1024)         # 对话(发送/接收)print(ret)sk.close()            # 关闭客户套接字
socket client端

问题:有的同学在重启服务端时可能会遇到:

解决方法:

#加入一条socket配置,重用ip和端口

import socket
from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR
sk = socket.socket()
sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) #就是它,在bind前加
sk.bind(('127.0.0.1',8898))  #把地址绑定到套接字
sk.listen()          #监听链接
conn,addr = sk.accept() #接受客户端链接
ret = conn.recv(1024)   #接收客户端信息
print(ret)              #打印客户端信息
conn.send(b'hi')        #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,启动服务之后可以直接接受消息不需要提前建立链接。。

简单使用:

server端

import socketudp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)   #创建一个服务器的套接字udp_sk.bind(('127.0.0.1',9000))        #绑定服务器套接字msg,addr = udp_sk.recvfrom(1024)print(msg)udp_sk.sendto(b'hi',addr)                 # 对话(接收与发送)udp_sk.close()                         # 关闭服务器套接字

 

client端

import socketip_port=('127.0.0.1',9000)udp_sk=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)udp_sk.sendto(b'hello',ip_port)back_msg,addr=udp_sk.recvfrom(1024)print(back_msg.decode('utf-8'),addr)

实例:语言电话转接

客户端

 

#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-import socketip_port = ('127.0.0.1',80)sk = socket.socket()sk.bind(ip_port)sk.listen(5)while True:    conn,address =  sk.accept()    conn.sendall('欢迎致电某某客户电话,请输入,0转人工服务.')    Flag = True    while Flag:        data = conn.recv(1024)        if data == 'exit':            Flag = False        elif data == '0':            conn.sendall('通过可能会被录音')        else:            conn.sendall('请重新输入.')    conn.close()

 

客户端

import socketip_port = ('127.0.0.1',80)sk = socket.socket()sk.connect(ip_port)sk.settimeout(5)while True:    data = sk.recv(1024)    print 'receive:',data    inp = raw_input('please input:')    sk.sendall(inp)    if inp == 'exit':        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 = subprocess.Popen('dir',    # 要执行的命令                       shell=True,  # 表示要执行的是一条系统命令                       stdout=subprocess.PIPE, # 存储执行结果的正常信息                       stderr=subprocess.PIPE) # 存储执行结果的错误信息print('stdout : ',ret.stdout.read().decode('gbk'))print('stderr : ',ret.stderr.read().decode('gbk'))

基于TCP server:

server 端

 

import socketimport subprocesssk = socket.socket()sk.connect(('127.0.0.1',8090))while True:    cmd = sk.recv(1024).decode('utf-8')    if cmd == 'q': break    res = subprocess.Popen(cmd,shell=True,                     stdout=subprocess.PIPE,                     stderr=subprocess.PIPE)    sk.send(res.stdout.read())    sk.send(res.stderr.read())sk.close()
client端
tcp协议的拆包机制:
当发送端缓冲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。
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,大的数据包就会被拆开来传送,这样会产生很多数据包碎片,增加丢包率,降低网络速度。
 
面向流的通信特点和Nagle算法:
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。
对于空消息: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),也可以被发送,udp协议会帮你封装上消息头发送过去。
可靠黏包的tcp协议: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。
粘包问题是因为传输的内容打过了网络最大字节限制,在Tcp当中如果卡住的内容没有传出去那么下次再传还会接着传,这就展现出了tcp协议i传输的安全性 ,其次也可以通过文件分开多次传输这样就不会文件过大导致传输不了,传输的过程出错的话会把报错打印到stderr里面 ,如果没有报错则 stdout就会直接打印出来, 还有一种情况比如传输2次的情况 设置的传输字节小于要穿的文件 那么2次传输就会合并的一起传输 这就出现了念包的问题,解决原因可以使用多次recv(1024)接受传或接受的时候sleep 1 秒后 解决念包 问题,
 
 

基于UDP粘包:

 

import socketimport subprocesssk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)sk.sendto(b'111',('127.0.0.1',8090))while True:    cmd = sk.recvfrom(1024)[0].decode('utf-8')    if cmd == 'q': break        #逻辑处理    res = subprocess.Popen(cmd,shell=True,                     stdout=subprocess.PIPE,                     stderr=subprocess.PIPE)                         #发消息    sk.sendto(res.stdout.read()*100,('127.0.0.1',8090))    sk.sendto(res.stderr.read(),('127.0.0.1',8090))sk.close()
udp—client

 

import socketsk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM)sk.bind(('127.0.0.1',8090))msg,addr = sk.recvfrom(1024)while True:    #收消息    cmd = input('cmd : ')    if cmd == 'q':        sk.sendto(cmd.encode('utf-8'),addr)        break    sk.sendto(cmd.encode('utf-8'),addr)    print('stdout : ',sk.recvfrom(2048)[0].decode('gbk'))    print('stderr : ',sk.recvfrom(2048)[0].decode('gbk'))sk.close()
udp--server
UDP传输粘包:
udp传输是没有协议的但是传输的流量也有最大限制,如果超出了最大流量限制则会报错,而且传输的文件也会丢失,不像tcp传输 超出了范围后 剩下的会内容会通过stderr报错方式传输过去,但是udp不会,也可以通过多次传输,sleep,或者recvfrom 多次接受下 就可以避免报错,所以udp协议传输不存在粘包

 

 

 

 

转载于:https://www.cnblogs.com/jsp0/p/8620438.html

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