Python 基础之socket编程(二)
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:
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:
- 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)
- 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)
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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()
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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'))
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)
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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()
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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'))
既然知道了产生粘包的机理,那如何解呢?
一、比较low的办法
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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()
![](https://images.cnblogs.com/OutliningIndicators/ContractedBlock.gif)
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'))
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。