socket编程——简单通信

一、socket是什么?

socket是应用程序与tcp/ip协议族通信的中间软件抽象层,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接口下面,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,由于socket已经帮我们封装好了,我们不需要深入了解tcp/ip协议,基于socket规定编程,自然就符合tcp/ip协议了。

二、套接字的分类

2.1 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

2.2 基于网络类型的套接字家族

套接字家族的名字:AF_INET
在所有地址家族中,AF_INET是使用最广泛的一个,python支持很多地址家族,但是网络编程,大部分时候只需要使用AF_INET

三、套接字工作流程

在这里插入图片描述
服务端器端:

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
此时有个客户端初始化一个socket,然后连接服务端(connect),
如果连接成功,这时服务端与客户端的连接就建立完成了
客户端发送数据请求,服务端接受并处理请求,然后将回应数据发送给客户端,
客户读取回应数据,
客户端关闭连接,一次交互完成

四、套接字用法

4.1 socket模块函数用法

import socket 
socket.socket(socket_family, socket_type, protocal=0)
# socket_family可以是AF_INET或者AF_UNIX
# socket可以是SOCK_STREAM或者是SOCK_DGRAM
# protocal一般不填,默认为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)

4.2 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客户端的连接,(阻塞式)等待连接的到来

4.3 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函数的拓展用法,出错时不会抛异常,而是返回错误码

4.4 公共用途的套接字函数

s.recv()  # 接受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函数,直到发完)
s.recvfrom()  # 接受udp数据
s.sendto()  # 发送udp数据
s.getpeername()  # 连接到当前套接字的远端地址
s.getsockname()  # 当前套接字的地址
s.getsockopt()  # 返回指定套接字的参数
s.setsockopt()  # 设置当前套接字的参数
s.close()  # 关闭套接字

4.4 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

4.5 面向文件的套接字函数

s.fileno()  # 套接字的文件描述符
s.makefile()  # 创建一个与套接字相关的文件

五、socket编程

5.1 示例一:套接字通信

socket通信流程与打电话类似,以打电话为例来示例通信:
服务端

import socket

# 1、买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # SOCK_STREAM=》TCP协议

# 2、插手机卡
phone.bind(("127.0.0.1", 8080))  # 本地回环

# 3、开机
phone.listen(5)  # 设置半链接池
print('starting %s:%s' %("127.0.0.1", 8080))

# 4、等电话链接
conn, client_addr = phone.accept()

# 5、收/发消息
data = conn.recv(1024)  # 最大接收的字节个数
print("收到的客户端数据:", data.decode('utf-8'))
conn.send(data.upper())

# 6、关闭
conn.close()  # 挂电话
phone.close()  # 关机

客户端

import socket

# 1、买手机
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # SOCK_STREAM=》TCP协议

# 2、拨电话
phone.connect(("127.0.0.1", 8080))

# 3、发/收消息
phone.send("hello".encode('utf-8'))
data = phone.recv(1024)
print("服务的返回的数据:", data.decode('utf-8'))

# 4、关闭
phone.close()

5.2 示例二:加上循环的套接字通信

服务端应该满足的特性:

一直对外服务
并发地提供服务
import socket
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)  # 在bind之前添加
phone.setsockopt(socket.SOL_SOCKET,socket.SO_REUSEADDR,1)  # 重用ip和端口
phone.bind('127.0.0.1', 8080)
phone.listen(5)
print(f'starting %s:%s'%('127.0.0.1', 8080))
# 链接循环
while True:
	conn, client_addr = phone.accept()
	print(client_addr)
	# 通信循环
	while True:
		try:
			data = conn.recv(1024)
			# 针对linux系统
			if len(data) == 0:
				break
			print('收到客户端数据:', data.decode('utd-8'))
			conn.send(data.upper())
		# 针对Windows系统
		except Exception:
			break
	conn.close()
phone.close() # 关机

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()
	phone.send(msg.encode('utd-8'))
	data = phone.recv(1024)
	print('服务端返回的数据:', data.decode('utd-8'))
phone.close()

5.3 远程连接服务端并执行指令

服务端:

import socket
import subprocess
phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
phone.setsocketopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR,1)
phone.bind(('127.0.0.1', 8080))
phone.listen(5)
print('starting %s:%s'%('127.0.0.1', 8080))
while True:
	conn, client_addr = phone.accept()
	print(client_addr)
	while True:
		try:
			cmd = coon.recv(1024)
			if len(cmd) == 0:
				break
			obj = subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),
									shell = True,
									stdout = subprocess.PIPE,
									stderr = subprocess.PIPE)
			res1 = obj.stdout.read()
			res2 = obj.stderr.read()
			
			conn.send(res1 if len(res2) == 0 else res2)
		except Exception:
			break
	conn.close()
phone.close()

客户端:

phone = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
phone.connect(('127.0.0.1', 8080))
while True:
	cmd = input('[root@localhost]# ').strip()
	phone.send(cmd.encode('utf-8'))
	data = phone.recv(1024)
	print(data.decode('gbk))
phone.close()

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