使用python完成一个hello/hi的简单的网络聊天程序

　　在这篇文章中，我将先简要介绍socket原理，然后给出一个利用Python实现的简单通信样例，最后通过跟踪系统调用来分析Python中socket函数与Linux系统调用的对应关系。

1.socket简介

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。下图为原理图：

                                                                                               

2.简单通信样例

server端：

import socket
import time

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)
s.bind(('127.0.0.1', 12580))
s.listen(1)
sock, addr = s.accept()
buf = sock.recv(1024).decode()
while True:
    print("client: " + buf)
    data = input("server: ")
    sock.send(data.encode())
    if data == '#q#':
        time.sleep(1)
        break
    buf = sock.recv(1024).decode()

 

client端：

import socket

s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect(('127.0.0.1', 12580))
while True:
    try:
        data = input("client: ")
        s.send(data.encode())
        buf = s.recv(1024).decode()
        if buf == '#q#':
            s.close()
            break
        else:
            print("server: " + buf)
    except:
        print("error")
        s.close()
        exit(-1)

 

运行结果：

 

3.对应关系跟踪

使用命令strace python3 server.py来跟踪所使用的系统调用，部分结果为：

stat("/home/xiaopeng/anaconda3/lib/python3.7/socket.py", {st_mode=S_IFREG|0664, st_size=27363, ...}) = 0

……

socket(AF_INET, SOCK_STREAM|SOCK_CLOEXEC, IPPROTO_IP) = 3
setsockopt(3, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, [1], 4) = 0
bind(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(12580), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, 16) = 0
listen(3, 1)                            = 0
accept4(3, {sa_family=AF_INET, sin_port=htons(48408), sin_addr=inet_addr("127.0.0.1")}, [16], SOCK_CLOEXEC) = 4
recvfrom(4, "haha", 1024, 0, NULL, NULL) = 4
write(1, "client: haha\n", 13client: haha)          = 13

我们可以看到python中相关socket函数是如何对应到Linux系统的socket系统调用的，归纳为下表：

 

python函数	Linux Socket API
socket.socket	int socket(int domain, int type, int protocol);
bind	int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
connect	int connect(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen);
listen	int listen(int sockfd, int backlog);
accept	int accept(int sockfd, struct sockaddr *addr, socklen_t *addrlen);
send	ssize_t send(int sockfd, const void *buf, size_t len, int flags);
recv	ssize_t recv(int sockfd, void *buf, size_t len, int flags);
close	int close(int socketfd)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

参考资料：https://github.com/mengning/net