python-socket

socket基本流程
客戶端和服務端的交互
SocketServer實現異步多線程服務端
SocketServer上傳文件html

socket實現ftp服務器python

基本上，Socket 是任何一種計算機網絡通信中最基礎的內容。例如當你在瀏覽器地址欄中輸入URL 時，你會打開一個套接字，而後鏈接到 URL 並讀取響應的頁面而後而後顯示出來。而其餘一些聊天客戶端如 gtalk 和 skype 也是相似。任何網絡通信都是經過 Socket 來完成的。nginx

建立 Socket

首先要作的就是建立一個 Socket，socket 的 socket 函數能夠實現，代碼以下：編程

1 #Socket client example in python
2 import socket   #for sockets
3  
4 #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
5 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
6      
7 print 'Socket Created'

View Code

函數 socket.socket 建立了一個 Socket，並返回 Socket 的描述符可用於其餘 Socket 相關的函數。瀏覽器

上述代碼使用了下面兩個屬性來建立 Socket：服務器

地址簇 : AF_INET (IPv4)
類型: SOCK_STREAM (使用 TCP 傳輸控制協議)網絡

錯誤處理多線程

若是 socket 函數失敗了，python 將拋出一個名爲 socket.error 的異常，這個異常必須予以處理：併發

 1 #handling errors in python socket programs
 2      
 3 import socket   #for sockets
 4 import sys  #for exit
 5      
 6 try:
 7     #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
 8     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 9 except socket.error, msg:
10     print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
11     sys.exit();
12      
13 print 'Socket Created'

View Code

好了，假設你已經成功建立了 Socket，下一步該作什麼呢？接下來咱們將使用這個 Socket 來鏈接到服務器。app

注意

與 SOCK_STREAM 相對應的其餘類型是 SOCK_DGRAM 用於 UDP 通信協議，UDP 通信是非鏈接 Socket，在這篇文章中咱們只討論 SOCK_STREAM ，或者叫 TCP 。

鏈接到服務器

鏈接到服務器須要服務器地址和端口號，這裏使用的是 www.oschina.net 和 80 端口。

首先獲取遠程主機的 IP 地址

鏈接到遠程主機以前，咱們須要知道它的 IP 地址，在 Python 中，獲取 IP 地址是很簡單的：

 1 import socket   #for sockets
 2 import sys  #for exit
 3      
 4 try:
 5     #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
 6     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 except socket.error, msg:
 8     print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
 9     sys.exit();
10      
11 print 'Socket Created'
12      
13 host = 'www.oschina.net'
14      
15 try:
16     remote_ip = socket.gethostbyname( host )
17      
18 except socket.gaierror:
19     #could not resolve
20     print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
21     sys.exit()
22          
23 print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip

View Code

咱們已經有 IP 地址了，接下來須要指定要鏈接的端口。

代碼：

 1 import socket   #for sockets
 2 import sys  #for exit
 3      
 4 try:
 5     #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
 6     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 except socket.error, msg:
 8     print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
 9     sys.exit();
10      
11 print 'Socket Created'
12      
13 host = 'www.oschina.net'
14 port = 80
15      
16 try:
17     remote_ip = socket.gethostbyname( host )
18      
19 except socket.gaierror:
20     #could not resolve
21     print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
22     sys.exit()
23          
24 print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip
25      
26 #Connect to remote server
27 s.connect((remote_ip , port))
28      
29 print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip

View Code

如今運行程序

1 $ python client.py
2 Socket Created
3 Ip address of www.oschina.net is 61.145.122.155
4 Socket Connected to www.oschina.net on ip 61.145.122.155

View Code

這段程序建立了一個 Socket 並進行鏈接，試試使用其餘一些不存在的端口（如81）會是怎樣？這個邏輯至關於構建了一個端口掃描器。

已經鏈接上了，接下來就是往服務器上發送數據。

免費提示

使用 SOCK_STREAM/TCP 套接字纔有「鏈接」的概念。鏈接意味着可靠的數據流通信機制，能夠同時有多個數據流。能夠想象成一個數據互不干擾的管道。另一個重要的提示是：數據包的發送和接收是有順序的。

其餘一些 Socket 如 UDP、ICMP 和 ARP 沒有「鏈接」的概念，它們是無鏈接通信，意味着你可從任何人或者給任何人發送和接收數據包。

發送數據

sendall 函數用於簡單的發送數據，咱們來向 oschina 發送一些數據：

 1 import socket   #for sockets
 2 import sys  #for exit
 3      
 4 try:
 5     #create an AF_INET, STREAM socket (TCP)
 6     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 7 except socket.error, msg:
 8     print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1]
 9     sys.exit();
10      
11 print 'Socket Created'
12      
13 host = 'www.oschina.net'
14 port = 80
15      
16 try:
17     remote_ip = socket.gethostbyname( host )
18      
19 except socket.gaierror:
20     #could not resolve
21     print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
22     sys.exit()
23          
24 print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip
25      
26 #Connect to remote server
27 s.connect((remote_ip , port))
28      
29 print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip
30      
31 #Send some data to remote server
32 message = "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n"
33      
34 try :
35     #Set the whole string
36     s.sendall(message)
37 except socket.error:
38     #Send failed
39     print 'Send failed'
40     sys.exit()
41  
42 print 'Message send successfully'

View Code

上述例子中，首先鏈接到目標服務器，而後發送字符串數據 "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n" ，這是一個 HTTP 協議的命令，用來獲取網站首頁的內容。

接下來須要讀取服務器返回的數據。

接收數據

recv 函數用於從 socket 接收數據：

 1 #Socket client example in python
 2  
 3 import socket   #for sockets
 4 import sys  #for exit
 5      
 6 #create an INET, STREAMing socket
 7 try:
 8     s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 9 except socket.error:
10     print 'Failed to create socket'
11     sys.exit()
12          
13 print 'Socket Created'
14      
15 host = 'oschina.net';
16 port = 80;
17      
18 try:
19     remote_ip = socket.gethostbyname( host )
20      
21 except socket.gaierror:
22     #could not resolve
23     print 'Hostname could not be resolved. Exiting'
24     sys.exit()
25      
26 #Connect to remote server
27 s.connect((remote_ip , port))
28      
29 print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip
30      
31 #Send some data to remote server
32 message = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: oschina.net\r\n\r\n"
33      
34 try :
35     #Set the whole string
36     s.sendall(message)
37 except socket.error:
38     #Send failed
39     print 'Send failed'
40     sys.exit()
41      
42 print 'Message send successfully'
43      
44 #Now receive data
45 reply = s.recv(4096)
46      
47 print reply

View Code

下面是上述程序執行的結果：

 1 $ python client.py
 2 Socket Created
 3 Ip address of oschina.net is 61.145.122.
 4 Socket Connected to oschina.net on ip 61.145.122.155
 5 Message send successfully
 6 HTTP/1.1 301 Moved Permanently
 7 Server: nginx
 8 Date: Wed, 24 Oct 2012 13:26:46 GMT
 9 Content-Type: text/html
10 Content-Length: 178
11 Connection: keep-alive
12 Keep-Alive: timeout=20
13 Location: http://www.oschina.net/

View Code

oschina.net 迴應了咱們所請求的 URL 的內容，很簡單。數據接收完了，能夠關閉 Socket 了。

關閉 socket

close 函數用於關閉 Socket：

 
      1 
      s.close()

這就是了。

讓咱們回顧一下

上述的示例中咱們學到了如何：

1. 建立 Socket
2. 鏈接到遠程服務器
3. 發送數據
4. 接收回應

當你用瀏覽器打開 www.oschina.net 時，其過程也是同樣。包含兩種類型，分別是客戶端和服務器，客戶端鏈接到服務器並讀取數據，服務器使用 Socket 接收進入的鏈接並提供數據。所以在這裏 www.oschina.net 是服務器端，而你的瀏覽器是客戶端。

接下來咱們開始在服務器端作點編碼。

服務器端編程

服務器端編程主要包括下面幾步：

1. 打開 socket
2. 綁定到一個地址和端口
3. 偵聽進來的鏈接
4. 接受鏈接
5. 讀寫數據

咱們已經學習過如何打開 Socket 了，下面是綁定到指定的地址和端口上。

綁定 Socket

bind 函數用於將 Socket 綁定到一個特定的地址和端口，它須要一個相似 connect 函數所需的 sockaddr_in 結構體。

示例代碼：

 1 import socket
 2 import sys
 3      
 4 HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces
 5 PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
 6      
 7 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8 print 'Socket created'
 9      
10 try:
11     s.bind((HOST, PORT))
12 except socket.error , msg:
13     print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
14     sys.exit()
15          
16 print 'Socket bind complete'

View Code

綁定完成後，就須要讓 Socket 開始偵聽鏈接。很顯然，你不能將兩個不一樣的 Socket 綁定到同一個端口之上。

鏈接偵聽

綁定 Socket 以後就能夠開始偵聽鏈接，咱們須要將 Socket 變成偵聽模式。socket 的 listen 函數用於實現偵聽模式：

 
      1 
      s.listen(10) 
     
      2 
      print 'Socket now listening'

listen 函數所需的參數成爲 backlog，用來控制程序忙時可保持等待狀態的鏈接數。這裏咱們傳遞的是 10，意味着若是已經有 10 個鏈接在等待處理，那麼第 11 個鏈接將會被拒絕。當檢查了 socket_accept 後這個會更加清晰。

接受鏈接

示例代碼：

 1 import socket
 2 import sys
 3      
 4 HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces
 5 PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
 6      
 7 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8 print 'Socket created'
 9      
10 try:
11     s.bind((HOST, PORT))
12 except socket.error , msg:
13     print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
14     sys.exit()
15          
16 print 'Socket bind complete'
17      
18 s.listen(10)
19 print 'Socket now listening'
20      
21 #wait to accept a connection - blocking call
22 conn, addr = s.accept()
23      
24 #display client information
25 print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])

View Code

輸出

運行該程序將會顯示：

 
      1 
      $ python server.py 
     
      2 
      Socket created 
     
      3 
      Socket bind complete 
     
      4 
      Socket now listening

如今這個程序開始等待鏈接進入，端口是 8888，請不要關閉這個程序，咱們來經過 telnet 程序來進行測試。

打開命令行窗口並輸入：

 
      1 
      $ telnet localhost 8888 
     
      2 
        
      3 
      It will immediately show 
     
      4 
      $ telnet localhost 8888 
     
      5 
      Trying 127.0.0.1... 
     
      6 
      Connected to localhost. 
     
      7 
      Escape character is '^]'. 
     
      8 
      Connection closed by foreign host.

而服務器端窗口顯示的是：

 
      1 
      $ python server.py 
     
      2 
      Socket created 
     
      3 
      Socket bind complete 
     
      4 
      Socket now listening 
     
      5 
      Connected with 127.0.0.1:59954

咱們可看到客戶端已經成功鏈接到服務器。

上面例子咱們接收到鏈接並當即關閉，這樣的程序沒什麼實際的價值，鏈接創建後通常會有大量的事情須要處理，所以讓咱們來給客戶端作出點回應吧。

sendall 函數可經過 Socket 給客戶端發送數據：

 1 import socket
 2 import sys
 3      
 4 HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces
 5 PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
 6      
 7 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8 print 'Socket created'
 9      
10 try:
11     s.bind((HOST, PORT))
12 except socket.error , msg:
13     print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
14     sys.exit()
15          
16 print 'Socket bind complete'
17      
18 s.listen(10)
19 print 'Socket now listening'
20      
21 #wait to accept a connection - blocking call
22 conn, addr = s.accept()
23      
24 print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
25      
26 #now keep talking with the client
27 data = conn.recv(1024)
28 conn.sendall(data)
29      
30 conn.close()
31 s.close()

View Code

繼續運行上述代碼，而後打開另一個命令行窗口輸入下面命令：

 
      1 
      $ telnet localhost 8888 
     
      2 
      Trying 127.0.0.1... 
     
      3 
      Connected to localhost. 
     
      4 
      Escape character is '^]'. 
     
      5 
      happy 
     
      6 
      happy 
     
      7 
      Connection closed by foreign host.

可看到客戶端接收到來自服務器端的迴應內容。

上面的例子仍是同樣，服務器端迴應後就當即退出了。而一些真正的服務器像 www.oschina.net 是一直在運行的，時刻接受鏈接請求。

也就是說服務器端應該一直處於運行狀態，不然就不能成爲「服務」，所以咱們要讓服務器端一直運行，最簡單的方法就是把 accept 方法放在一個循環內。

一直在運行的服務器

對上述代碼稍做改動：

 1 import socket
 2 import sys
 3      
 4 HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces
 5 PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
 6      
 7 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 8 print 'Socket created'
 9      
10 try:
11     s.bind((HOST, PORT))
12 except socket.error , msg:
13     print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
14     sys.exit()
15          
16 print 'Socket bind complete'
17      
18 s.listen(10)
19 print 'Socket now listening'
20      
21 #now keep talking with the client
22 while 1:
23     #wait to accept a connection - blocking call
24     conn, addr = s.accept()
25     print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
26          
27     data = conn.recv(1024)
28     reply = 'OK...' + data
29     if not data: 
30         break
31          
32     conn.sendall(reply)
33      
34 conn.close()
35 s.close()

View Code

很簡單只是加多一個 while 1 語句而已。

繼續運行服務器，而後打開另外三個命令行窗口。每一個窗口都使用 telnet 命令鏈接到服務器：

 
      1 
      $ telnet localhost 5000 
     
      2 
      Trying 127.0.0.1... 
     
      3 
      Connected to localhost. 
     
      4 
      Escape character is '^]'. 
     
      5 
      happy 
     
      6 
      OK .. happy 
     
      7 
      Connection closed by foreign host.

服務器所在的終端窗口顯示的是：

 
      1 
      $ python server.py 
     
      2 
      Socket created 
     
      3 
      Socket bind complete 
     
      4 
      Socket now listening 
     
      5 
      Connected with 127.0.0.1:60225 
     
      6 
      Connected with 127.0.0.1:60237 
     
      7 
      Connected with 127.0.0.1:60239

你看服務器不再退出了，好吧，用 Ctrl+C 關閉服務器，全部的 telnet 終端將會顯示 "Connection closed by foreign host."

已經很不錯了，可是這樣的通信效率過低了，服務器程序使用循環來接受鏈接併發送回應，這至關因而一次最多處理一個客戶端的請求，而咱們要求服務器可同時處理多個請求。

處理多個鏈接

爲了處理多個鏈接，咱們須要一個獨立的處理代碼在主服務器接收到鏈接時運行。一種方法是使用線程，服務器接收到鏈接而後建立一個線程來處理鏈接收發數據，而後主服務器程序返回去接收新的鏈接。

下面是咱們使用線程來處理鏈接請求：

 1 import socket
 2 import sys
 3 from thread import *
 4      
 5 HOST = ''   # Symbolic name meaning all available interfaces
 6 PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port
 7      
 8 s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
 9 print 'Socket created'
10      
11 #Bind socket to local host and port
12 try:
13     s.bind((HOST, PORT))
14 except socket.error , msg:
15     print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1]
16     sys.exit()
17          
18 print 'Socket bind complete'
19      
20 #Start listening on socket
21 s.listen(10)
22 print 'Socket now listening'
23      
24 #Function for handling connections. This will be used to create threads
25 def clientthread(conn):
26     #Sending message to connected client
27     conn.send('Welcome to the server. Type something and hit enter\n') #send only takes string
28          
29     #infinite loop so that function do not terminate and thread do not end.
30     while True:
31              
32         #Receiving from client
33         data = conn.recv(1024)
34         reply = 'OK...' + data
35         if not data: 
36             break
37          
38         conn.sendall(reply)
39          
40     #came out of loop
41     conn.close()
42      
43 #now keep talking with the client
44 while 1:
45     #wait to accept a connection - blocking call
46     conn, addr = s.accept()
47     print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1])
48          
49     #start new thread takes 1st argument as a function name to be run, second is the tuple of arguments to the function.
50     start_new_thread(clientthread ,(conn,))
51      
52 s.close()

View Code

運行上述服務端程序，而後像以前同樣打開三個終端窗口並執行 telent 命令：

 
      01 
      $ telnet localhost 8888 
     
      02 
      Trying 127.0.0.1... 
     
      03 
      Connected to localhost. 
     
      04 
      Escape character is '^]'. 
     
      05 
      Welcome to the server. Type something and hit enter 
     
      06 
      hi 
     
      07 
      OK...hi 
     
      08 
      asd 
     
      09 
      OK...asd 
     
      10 
      cv 
     
      11 
      OK...cv

服務器端所在終端窗口輸出信息以下：

 
      1 
      $ python server.py 
     
      2 
      Socket created 
     
      3 
      Socket bind complete 
     
      4 
      Socket now listening 
     
      5 
      Connected with 127.0.0.1:60730 
     
      6 
      Connected with 127.0.0.1:60731

線程接管了鏈接並返回相應數據給客戶端。

這即是咱們所要介紹的服務器端編程。

結論

你可能會碰見一些問題：Bind failed. Error Code : 98 Message Address already in use，遇見這種問題只須要簡單更改服務器端口便可。