socket初识
初识socket
为何学习socket一定要先学习互联网协议：
1.首先：本节课程的目标就是教会你如何基于socket编程，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，你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，开启我们的socket编程之旅
socket层 这是三题
图1
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
套接字
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，所以大部分时候我么只使用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
import socket socket.socket(socket_family,socket_type,protocal=0) 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。 获取tcp/ip套接字 tcpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) 获取udp/ip套接字 udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) 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。 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
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，我们就以打电话为例来实现一个low版的套接字通信
加上链接循环
服务端
import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)# reuseaddr重用ip地址意思是当服务端出现异常断开可以重新连接
phone.bind(('127.0.0.1',8080))
phone.listen(5) #监听，指定客户端的连接数
print('start ....')
while True: #连接循环
conn,clent_addr = phone.accept()
print('--------',conn,clent_addr)
while True:
try:
'''
实现的功能如下：同时启动服务端和3个客户端，在服务端实现不间断接收客户端
的发送的信息。
由于现在只能串连，所以服务端只能一个一个接收客户端发送的请求。那么现在问题
来了，当服务端正在接收请求时，客户端突然间关闭就会到这报错ConnectionResetError
所以为了防止服务端报错，并能实现不间断的就收数据，我就加了异常处理。加完异常处理后会在linux中
recv（1024）会出现一个问题就是，会不间断的接收为空，所以if not data:break谢了这句话
'''
data = conn.recv(1024)
if not data:break# 针对linux的
print('clent data %s' % data)
conn.send(data.upper())
except Exception:
break
conn.close()
phone.close()
------------------------------------------------------------------------------------------------
客户端
import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1',8080))
while True:
msg = input(">>:").strip()
if not msg:continue
phone.send(msg.encode('utf-8'))
data = phone.recv(1024)
print('server back res<%s>' % data)
phone.close()
模拟ssh
服务端 import socket import subprocess #获取tcp/ip套接字 phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) # 获取udp/ip套接字 # udpSock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_DGRAM) # reuseaddr重用ip地址意思是当服务端出现异常断开可以重新连接 phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1) #绑定IP+端口 phone.bind(('127.0.0.1',8080)) #监听5个客户端 phone.listen(5) print('start....') while True:#连接循环 conn,clent_addr = phone.accept() #被动接受TCP客户的连接,(阻塞式)等待连接的到来 print('------>',conn,clent_addr) while True:#通讯循环 try: cmd = conn.recv(1024)#接收TCP数据 if not cmd:break res = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True, #shell是命令解释器 #这里引用subprocess开启一个子进程 stdout=subprocess.PIPE, #stdou标准正确输出stderr标准错误输出 stderr=subprocess.PIPE) #PIPE管道 stdout=res.stdout.read() #在管道里获取正确的数据，两者都已BYTE格式输出 stderr = res.stderr.read()#在管道里获取错误的数据 #由于不确定管道内的数据是否正确，所以都得读取 conn.send(stdout+stderr) #，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) #可以不用拼接的方法来实现 except Exception: break conn.close() phone.close() ---------------------------------------------------------------------------------------------- 客户端 import socket phone = socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) phone.connect(('127.0.0.1',8080)) while True: cmd = input('>>:').strip() print(cmd) if not cmd:continue phone.send(cmd.encode('utf-8'))#发 cmd_res=phone.recv(1024)#收 print(cmd_res.decode('gbk')) phone.close()
因为模拟ssh所以这里使用了subproses模块，模块的具体使用，还没写。
问题：
有的同学在重启服务端时可能会遇到
这个是由于你的服务端仍然存在四次挥手的time_wait状态在占用地址（如果不懂，请深入研究1.tcp三次握手，四次挥手 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：
#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))
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 方法二
没有激情的人生并不完美。
