一.楔子
你如今已經學會了寫python代碼，假如你寫了兩個python文件a.py和b.py，分別去運行，你就會發現，這兩個python的文件分別運行的很好。可是若是這兩個程序之間想要傳遞一個數據，你要怎麼作呢？html
這個問題以你如今的知識就能夠解決了，咱們能夠建立一個文件，把a.py想要傳遞的內容寫到文件中，而後b.py從這個文件中讀取內容就能夠了。python
可是當你的a.py和b.py分別在不一樣電腦上的時候，你要怎麼辦呢？web
相似的機制有計算機網盤，qq等等。咱們能夠在咱們的電腦上和別人聊天，能夠在本身的電腦上向網盤中上傳、下載內容。這些都是兩個程序在通訊。算法
二.軟件開發的架構
咱們瞭解的涉及到兩個程序之間通信的應用大體能夠分爲兩種：shell
第一種是應用類：qq、微信、網盤、優酷這一類是屬於須要安裝的桌面應用編程
第二種是web類：好比百度、知乎、博客園等使用瀏覽器訪問就能夠直接使用的應用json
這些應用的本質其實都是兩個程序之間的通信。而這兩個分類又對應了兩個軟件開發的架構～windows
1.C/S架構
C/S即：Client與Server ，中文意思：客戶端與服務器端架構，這種架構也是從用戶層面（也能夠是物理層面）來劃分的。設計模式
這裏的客戶端通常泛指客戶端應用程序EXE，程序須要先安裝後，才能運行在用戶的電腦上，對用戶的電腦操做系統環境依賴較大。瀏覽器
2.B/S架構
B/S即：Browser與Server,中文意思：瀏覽器端與服務器端架構，這種架構是從用戶層面來劃分的。
Browser瀏覽器，其實也是一種Client客戶端，只是這個客戶端不須要你們去安裝什麼應用程序，只需在瀏覽器上經過HTTP請求服務器端相關的資源（網頁資源），客戶端Browser瀏覽器就能進行增刪改查。
三.網絡基礎
ip和端口
首先，程序必需要啓動，其次，必須有這臺機器的地址，咱們都知道咱們人的地址大概就是國家\省\市\區\街道\樓\門牌號這樣字。那麼每一臺聯網的機器在網絡上也有本身的地址，它的地址是怎麼表示的呢？
就是使用一串數字來表示的，例如：100.4.5.6
IP地址是指互聯網協議地址（英語：Internet Protocol Address，又譯爲網際協議地址），是IP Address的縮寫。IP地址是IP協議提供的一種統一的地址格式，它爲互聯網上的每個網絡和每一臺主機分配一個邏輯地址，以此來屏蔽物理地址的差別。
IP地址是一個32位的二進制數，一般被分割爲4個「8位二進制數」（也就是4個字節）。IP地址一般用「點分十進制」表示成（a.b.c.d）的形式，其中，a,b,c,d都是0~255之間的十進制整數。例：點分十進IP地址（100.4.5.6），其實是32位二進制數（01100100.00000100.00000101.00000110）。
"端口"是英文port的意譯，能夠認爲是設備與外界通信交流的出口。
所以ip地址精確到具體的一臺電腦，而端口精確到具體的程序。
osi七層模型
引子
須知一個完整的計算機系統是由硬件、操做系統、應用軟件三者組成,具有了這三個條件，一臺計算機系統就能夠本身跟本身玩了（打個單機遊戲，玩個掃雷啥的）
若是你要跟別人一塊兒玩，那你就須要上網了，什麼是互聯網？
互聯網的核心就是由一堆協議組成，協議就是標準，好比全世界人通訊的標準是英語，若是把計算機比做人，互聯網協議就是計算機界的英語。全部的計算機都學會了互聯網協議，那全部的計算機都就能夠按照統一的標準去收發信息從而完成通訊了。
osi七層模型
人們按照分工不一樣把互聯網協議從邏輯上劃分了層級：
socket概念
socket層
理解socket
Socket是應用層與 TCP/IP協議族通訊的中間軟件抽象層，它是一組接口。在設計模式中， Socket其實就是一個門面模式，它把複雜的 TCP/IP協議族隱藏在 Socket接口後面，對用戶來講，一組簡單的接口就是所有，讓 Socket去組織數據，以符合指定的協議。
其實站在你的角度上看，socket就是一個模塊。咱們經過調用模塊中已經實現的方法創建兩個進程之間的鏈接和通訊。 也有人將socket說成ip+port，由於ip是用來標識互聯網中的一臺主機的位置，而port是用來標識這臺機器上的一個應用程序。 因此咱們只要確立了ip和port就能找到一個應用程序，而且使用socket模塊來與之通訊。
套接字（socket）的發展史
套接字起源於 20 世紀 70 年代加利福尼亞大學伯克利分校版本的 Unix,即人們所說的 BSD Unix。 所以,有時人們也把套接字稱爲「伯克利套接字」或「BSD 套接字」。一開始,套接字被設計用在同 一臺主機上多個應用程序之間的通信。這也被稱進程間通信,或 IPC。套接字有兩種（或者稱爲有兩個種族）,分別是基於文件型的和基於網絡型的。
基於文件類型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_UNIX
unix一切皆文件，基於文件的套接字調用的就是底層的文件系統來取數據，兩個套接字進程運行在同一機器，能夠經過訪問同一個文件系統間接完成通訊
基於網絡類型的套接字家族
套接字家族的名字：AF_INET
(還有AF_INET6被用於ipv6，還有一些其餘的地址家族，不過，他們要麼是隻用於某個平臺，要麼就是已經被廢棄，或者是不多被使用，或者是根本沒有實現，全部地址家族中，AF_INET是使用最普遍的一個，python支持不少種地址家族，可是因爲咱們只關心網絡編程，因此大部分時候我麼只使用AF_INET)
tcp協議和udp協議
TCP （Transmission Control Protocol）可靠的、面向鏈接的協議（eg:打電話）、傳輸效率低全雙工通訊（發送緩存&接收緩存）、面向字節流。使用TCP的應用：Web瀏覽器；電子郵件、文件傳輸程序。
UDP （User Datagram Protocol）不可靠的、無鏈接的服務，傳輸效率高（發送前時延小），一對1、一對多、多對1、多對多、面向報文，盡最大努力服務，無擁塞控制。使用UDP的應用：域名系統 (DNS)；視頻流；IP語音(VoIP)。
我知道說這些大家也不懂，直接上圖。
套接字（socket）初識
基於TCP協議的socket
tcp是基於連接的，必須先啓動服務端，而後再啓動客戶端去鏈接服務端。
server端
import socket sk = socket.socket() sk.bind(('127.0.0.1',8898)) # 把地址綁定到套接字 sk.listen() # 監聽連接 conn,addr = sk.accept() # 接受客戶端連接 ret = conn.recv(1024) # 接收客戶端信息 print(ret) # 打印客戶端信息 conn.send(b'hi') # 向客戶端發送信息 conn.close() # 關閉客戶端套接字 sk.close() # 關閉服務器套接字(可選)
client端
import socket sk = socket.socket() # 建立客戶套接字 sk.connect(('127.0.0.1',8898)) # 嘗試鏈接服務器 sk.send(b'hello!') ret = sk.recv(1024) # 對話(發送/接收) print(ret) sk.close() # 關閉客戶套接字
端口已被佔用
有的同窗在重啓服務端時可能會遇到端口已被佔用的問題，以下圖：
Windows系統解決方法：
# 加入一條socket配置，重用ip和端口 import socket from socket import SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR sk = socket.socket() sk.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) # 就是它，在bind前加 sk.bind(('127.0.0.1',8898)) # 把地址綁定到套接字 sk.listen() # 監聽連接 conn,addr = sk.accept() # 接受客戶端連接 ret = conn.recv(1024) # 接收客戶端信息 print(ret) # 打印客戶端信息 conn.send(b'hi') # 向客戶端發送信息 conn.close() # 關閉客戶端套接字 sk.close() # 關閉服務器套接字(可選)
Unix系統能夠找到佔用端口的進程
lsof -i:8898
kill it
基於UDP協議的socket
udp是無連接的，啓動服務以後能夠直接接受消息 ， 不須要提早創建連接
簡單使用
server端
import socket udp_sk = socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) #建立一個服務器的套接字 udp_sk.bind(('127.0.0.1',9000)) #綁定服務器套接字 msg,addr = udp_sk.recvfrom(1024) print(msg) udp_sk.sendto(b'hi',addr) # 對話(接收與發送) udp_sk.close() # 關閉服務器套接字
client端
import socket ip_port=('127.0.0.1',9000) udp_sk=socket.socket(type=socket.SOCK_DGRAM) udp_sk.sendto(b'hello',ip_port) back_msg,addr=udp_sk.recvfrom(1024) print(back_msg.decode('utf-8'),addr)
qq聊天
#_*_coding:utf-8_*_ import socket ip_port=('127.0.0.1',8081) udp_server_sock=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) udp_server_sock.bind(ip_port) while True: qq_msg,addr=udp_server_sock.recvfrom(1024) print('來自[%s:%s]的一條消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],qq_msg.decode('utf-8'))) back_msg=input('回覆消息: ').strip() udp_server_sock.sendto(back_msg.encode('utf-8'),addr)
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 udp_client_socket=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_DGRAM) qq_name_dic={ '金老闆':('127.0.0.1',8081), '哪吒':('127.0.0.1',8081), 'egg':('127.0.0.1',8081), 'yuan':('127.0.0.1',8081), } while True: qq_name=input('請選擇聊天對象: ').strip() while True: msg=input('請輸入消息,回車發送,輸入q結束和他的聊天: ').strip() if msg == 'q':break if not msg or not qq_name or qq_name not in qq_name_dic:continue udp_client_socket.sendto(msg.encode('utf-8'),qq_name_dic[qq_name]) back_msg,addr=udp_client_socket.recvfrom(BUFSIZE) print('來自[%s:%s]的一條消息:\033[1;44m%s\033[0m' %(addr[0],addr[1],back_msg.decode('utf-8'))) udp_client_socket.close()
時間服務器
# _*_coding:utf-8_*_ from socket import * from time import strftime ip_port = ('127.0.0.1', 9000) bufsize = 1024 tcp_server = socket(AF_INET, SOCK_DGRAM) tcp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) tcp_server.bind(ip_port) while True: msg, addr = tcp_server.recvfrom(bufsize) print('===>', msg) if not msg: time_fmt = '%Y-%m-%d %X' else: time_fmt = msg.decode('utf-8') back_msg = strftime(time_fmt) tcp_server.sendto(back_msg.encode('utf-8'), addr) tcp_server.close()
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * ip_port=('127.0.0.1',9000) bufsize=1024 tcp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True: msg=input('請輸入時間格式(例%Y %m %d)>>: ').strip() tcp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) data=tcp_client.recv(bufsize)
socket參數的詳解
socket.socket(family=AF_INET,type=SOCK_STREAM,proto=0,fileno=None)
建立socket對象的參數說明：
| family | 地址系列應爲AF_INET(默認值),AF_INET6,AF_UNIX,AF_CAN或AF_RDS。 （AF_UNIX 域其實是使用本地 socket 文件來通訊） |
| type | 套接字類型應爲SOCK_STREAM(默認值),SOCK_DGRAM,SOCK_RAW或其餘SOCK_常量之一。 SOCK_STREAM 是基於TCP的，有保障的（即能保證數據正確傳送到對方）面向鏈接的SOCKET，多用於資料傳送。 SOCK_DGRAM 是基於UDP的，無保障的面向消息的socket，多用於在網絡上發廣播信息。 |
| proto | 協議號一般爲零,能夠省略,或者在地址族爲AF_CAN的狀況下,協議應爲CAN_RAW或CAN_BCM之一。 |
| fileno | 若是指定了fileno,則其餘參數將被忽略,致使帶有指定文件描述符的套接字返回。 與socket.fromfd()不一樣,fileno將返回相同的套接字,而不是重複的。 這可能有助於使用socket.close()關閉一個獨立的插座。 |
黏包
黏包現象
讓咱們基於tcp先製做一個遠程執行命令的程序（命令ls -l ;ifconfig; pwd）
res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'), shell=True, stderr=subprocess.PIPE, stdout=subprocess.PIPE) 的結果的編碼是以當前所在的系統爲準的，若是是windows，那麼res.stdout.read()讀出的就是GBK編碼的，在接收端須要用GBK解碼 且只能從管道里讀一次結果
同時執行多條命令以後，獲得的結果極可能只有一部分，在執行其餘命令的時候又接收到以前執行的另一部分結果，這種顯現就是黏包。
tcp協議的黏包問題
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * import subprocess ip_port=('127.0.0.1',8888) BUFSIZE=1024 tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(5) while True: conn,addr=tcp_socket_server.accept() print('客戶端',addr) while True: cmd=conn.recv(BUFSIZE) if len(cmd) == 0:break res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True, stdout=subprocess.PIPE, stdin=subprocess.PIPE, stderr=subprocess.PIPE) stderr=res.stderr.read() stdout=res.stdout.read() conn.send(stderr) conn.send(stdout)
#_*_coding:utf-8_*_ import socket BUFSIZE=1024 ip_port=('127.0.0.1',8888) s=socket.socket(socket.AF_INET,socket.SOCK_STREAM) res=s.connect_ex(ip_port) while True: msg=input('>>: ').strip() if len(msg) == 0:continue if msg == 'quit':break s.send(msg.encode('utf-8')) act_res=s.recv(BUFSIZE) print(act_res.decode('utf-8'),end='')
udp協議不會出現黏包
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * import subprocess ip_port=('127.0.0.1',9000) bufsize=1024 udp_server=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) udp_server.setsockopt(SOL_SOCKET,SO_REUSEADDR,1) udp_server.bind(ip_port) while True: #收消息 cmd,addr=udp_server.recvfrom(bufsize) print('用戶命令----->',cmd) #邏輯處理 res=subprocess.Popen(cmd.decode('utf-8'),shell=True,stderr=subprocess.PIPE,stdin=subprocess.PIPE,stdout=subprocess.PIPE) stderr=res.stderr.read() stdout=res.stdout.read() #發消息 udp_server.sendto(stderr,addr) udp_server.sendto(stdout,addr) udp_server.close()
from socket import * ip_port=('127.0.0.1',9000) bufsize=1024 udp_client=socket(AF_INET,SOCK_DGRAM) while True: msg=input('>>: ').strip() udp_client.sendto(msg.encode('utf-8'),ip_port) err,addr=udp_client.recvfrom(bufsize) out,addr=udp_client.recvfrom(bufsize) if err: print('error : %s'%err.decode('utf-8'),end='') if out: print(out.decode('utf-8'), end='')
黏包成因
TCP協議中的數據傳遞
tcp協議的拆包機制
當發送端緩衝區的長度大於網卡的MTU時，tcp會將此次發送的數據拆成幾個數據包發送出去。 MTU是Maximum Transmission Unit的縮寫。意思是網絡上傳送的最大數據包。MTU的單位是字節。 大部分網絡設備的MTU都是1500。若是本機的MTU比網關的MTU大，大的數據包就會被拆開來傳送，這樣會產生不少數據包碎片，增長丟包率，下降網絡速度。
面向流的通訊特色和Nagle算法
TCP（transport control protocol，傳輸控制協議）是面向鏈接的，面向流的，提供高可靠性服務。 收發兩端（客戶端和服務器端）都要有一一成對的socket，所以，發送端爲了將多個發往接收端的包，更有效的發到對方，使用了優化方法（Nagle算法），將屢次間隔較小且數據量小的數據，合併成一個大的數據塊，而後進行封包。 這樣，接收端，就難於分辨出來了，必須提供科學的拆包機制。 即面向流的通訊是無消息保護邊界的。 對於空消息：tcp是基於數據流的，因而收發的消息不能爲空，這就須要在客戶端和服務端都添加空消息的處理機制，防止程序卡住，而udp是基於數據報的，即使是你輸入的是空內容（直接回車），也能夠被髮送，udp協議會幫你封裝上消息頭髮送過去。 可靠黏包的tcp協議：tcp的協議數據不會丟，沒有收完包，下次接收，會繼續上次繼續接收，己端老是在收到ack時纔會清除緩衝區內容。數據是可靠的，可是會粘包。
基於tcp協議特色的黏包現象成因
發送端能夠是一K一K地發送數據，而接收端的應用程序能夠兩K兩K地提走數據，固然也有可能一次提走3K或6K數據，或者一次只提走幾個字節的數據。
也就是說，應用程序所看到的數據是一個總體，或說是一個流（stream），一條消息有多少字節對應用程序是不可見的，所以TCP協議是面向流的協議，這也是容易出現粘包問題的緣由。
而UDP是面向消息的協議，每一個UDP段都是一條消息，應用程序必須以消息爲單位提取數據，不能一次提取任意字節的數據，這一點和TCP是很不一樣的。
怎樣定義消息呢？能夠認爲對方一次性write/send的數據爲一個消息，須要明白的是當對方send一條信息的時候，不管底層怎樣分段分片，TCP協議層會把構成整條消息的數據段排序完成後才呈如今內核緩衝區。
例如基於tcp的套接字客戶端往服務端上傳文件，發送時文件內容是按照一段一段的字節流發送的，在接收方看了，根本不知道該文件的字節流從何處開始，在何處結束
此外，發送方引發的粘包是由TCP協議自己形成的，TCP爲提升傳輸效率，發送方每每要收集到足夠多的數據後才發送一個TCP段。若連續幾回須要send的數據都不多，一般TCP會根據優化 算法 把這些數據合成一個TCP段後一次發送出去，這樣接收方就收到了粘包數據。
UDP不會發生黏包
UDP（user datagram protocol，用戶數據報協議）是無鏈接的，面向消息的，提供高效率服務。 不會使用塊的合併優化算法，, 因爲UDP支持的是一對多的模式，因此接收端的skbuff(套接字緩衝區）採用了鏈式結構來記錄每個到達的UDP包，在每一個UDP包中就有了消息頭（消息來源地址，端口等信息），這樣，對於接收端來講，就容易進行區分處理了。 即面向消息的通訊是有消息保護邊界的。 對於空消息：tcp是基於數據流的，因而收發的消息不能爲空，這就須要在客戶端和服務端都添加空消息的處理機制，防止程序卡住，而udp是基於數據報的，即使是你輸入的是空內容（直接回車），也能夠被髮送，udp協議會幫你封裝上消息頭髮送過去。 不可靠不黏包的udp協議：udp的recvfrom是阻塞的，一個recvfrom(x)必須對惟一一個sendinto(y),收完了x個字節的數據就算完成,如果y;x數據就丟失，這意味着udp根本不會粘包，可是會丟數據，不可靠。
補充說明:
用UDP協議發送時，用sendto函數最大能發送數據的長度爲：65535- IP頭(20) – UDP頭(8)＝65507字節。用sendto函數發送數據時，若是發送數據長度大於該值，則函數會返回錯誤。（丟棄這個包，不進行發送）
用TCP協議發送時，因爲TCP是數據流協議，所以不存在包大小的限制（暫不考慮緩衝區的大小），這是指在用send函數時，數據長度參數不受限制。而實際上，所指定的這段數據並不必定會一次性發送出去，若是這段數據比較長，會被分段發送，若是比較短，可能會等待和下一次數據一塊兒發送。
會發生黏包的兩種狀況
1. 發送方的緩存機制
發送端須要等緩衝區滿才發送出去，形成粘包（發送數據時間間隔很短，數據了很小，會合到一塊兒，產生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ 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()
#_*_coding:utf-8_*_ 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('egg'.encode('utf-8'))
2. 接收方的緩存機制
接收方不及時接收緩衝區的包，形成多個包接收（客戶端發送了一段數據，服務端只收了一小部分，服務端下次再收的時候仍是從緩衝區拿上次遺留的數據，產生粘包）
#_*_coding:utf-8_*_ 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) #一次沒有收完整 data2=conn.recv(10)#下次收的時候,會先取舊的數據,而後取新的 print('----->',data1.decode('utf-8')) print('----->',data2.decode('utf-8')) conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ 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 egg'.encode('utf-8'))
總結
黏包現象只發生在tcp協議中：
1.從表面上看，黏包問題主要是由於發送方和接收方的緩存機制、tcp協議面向流通訊的特色。
2.實際上， 主要仍是由於接收方不知道消息之間的界限，不知道一次性提取多少字節的數據所形成的
黏包的解決方案
解決方案一
問題的根源在於，接收端不知道發送端將要傳送的字節流的長度，因此解決粘包的方法就是圍繞，如何讓發送端在發送數據前，把本身將要發送的字節流總大小讓接收端知曉，而後接收端來一個死循環接收完全部數據。
#_*_coding:utf-8_*_ 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('客戶端',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()
#_*_coding:utf-8_*_ 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'))
存在的問題：
程序的運行速度遠快於網絡傳輸速度，因此在發送一段字節前，先用send去發送該字節流長度，這種方式會放大網絡延遲帶來的性能損耗
解決方案進階
剛剛的方法，問題在於咱們咱們在發送
咱們能夠藉助一個模塊，這個模塊能夠把要發送的數據長度轉換成固定長度的字節。這樣客戶端每次接收消息以前只要先接受這個固定長度字節的內容看一看接下來要接收的信息大小，那麼最終接受的數據只要達到這個值就中止，就能恰好很少很多的接收完整的數據了。
struct模塊
該模塊能夠把一個類型，如數字，轉成固定長度的bytes
>>> struct.pack('i',1111111111111) struct.error: 'i' format requires -2147483648 <= number <= 2147483647 #這個是範圍
import json,struct #假設經過客戶端上傳1T:1073741824000的文件a.txt #爲避免粘包,必須自定製報頭 header={'file_size':1073741824000,'file_name':'/a/b/c/d/e/a.txt','md5':'8f6fbf8347faa4924a76856701edb0f3'} #1T數據,文件路徑和md5值 #爲了該報頭能傳送,須要序列化而且轉爲bytes head_bytes=bytes(json.dumps(header),encoding='utf-8') #序列化並轉成bytes,用於傳輸 #爲了讓客戶端知道報頭的長度,用struck將報頭長度這個數字轉成固定長度:4個字節 head_len_bytes=struct.pack('i',len(head_bytes)) #這4個字節裏只包含了一個數字,該數字是報頭的長度 #客戶端開始發送 conn.send(head_len_bytes) #先發報頭的長度,4個bytes conn.send(head_bytes) #再發報頭的字節格式 conn.sendall(文件內容) #而後發真實內容的字節格式 #服務端開始接收 head_len_bytes=s.recv(4) #先收報頭4個bytes,獲得報頭長度的字節格式 x=struct.unpack('i',head_len_bytes)[0] #提取報頭的長度 head_bytes=s.recv(x) #按照報頭長度x,收取報頭的bytes格式 header=json.loads(json.dumps(header)) #提取報頭 #最後根據報頭的內容提取真實的數據,好比 real_data_len=s.recv(header['file_size']) s.recv(real_data_len)
#_*_coding:utf-8_*_ #http://www.cnblogs.com/coser/archive/2011/12/17/2291160.html __author__ = 'Linhaifeng' import struct import binascii import ctypes values1 = (1, 'abc'.encode('utf-8'), 2.7) values2 = ('defg'.encode('utf-8'),101) s1 = struct.Struct('I3sf') s2 = struct.Struct('4sI') print(s1.size,s2.size) prebuffer=ctypes.create_string_buffer(s1.size+s2.size) print('Before : ',binascii.hexlify(prebuffer)) # t=binascii.hexlify('asdfaf'.encode('utf-8')) # print(t) s1.pack_into(prebuffer,0,*values1) s2.pack_into(prebuffer,s1.size,*values2) print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) print(s1.unpack_from(prebuffer,0)) print(s2.unpack_from(prebuffer,s1.size)) s3=struct.Struct('ii') s3.pack_into(prebuffer,0,123,123) print('After pack',binascii.hexlify(prebuffer)) print(s3.unpack_from(prebuffer,0))
使用struct解決黏包
藉助struct模塊，咱們知道長度數字能夠被轉換成一個標準大小的4字節數字。所以能夠利用這個特色來預先發送數據長度。
| 發送時 | 接收時 |
| 先發送struct轉換好的數據長度4字節 | 先接受4個字節使用struct轉換成數字來獲取要接收的數據長度 |
| 再發送數據 | 再按照長度接收數據 |
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))) #先發back_msg的長度 conn.sendall(back_msg) #在發真實的內容 conn.close()
#_*_coding:utf-8_*_ 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默認gbk編碼
咱們還能夠把報頭作成字典，字典裏包含將要發送的真實數據的詳細信息，而後json序列化，而後用struck將序列化後的數據長度打包成4個字節（4個本身足夠用了）
| 發送時 | 接收時 |
| 先發報頭長度 |
先收報頭長度，用struct取出來 |
| 再編碼報頭內容而後發送 | 根據取出的長度收取報頭內容，而後解碼，反序列化 |
| 最後發真實內容 | 從反序列化的結果中取出待取數據的詳細信息，而後去取真實的數據內容 |
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() headers={'data_size':len(back_msg)} head_json=json.dumps(headers) head_json_bytes=bytes(head_json,encoding='utf-8') conn.send(struct.pack('i',len(head_json_bytes))) #先發報頭的長度 conn.send(head_json_bytes) #再發報頭 conn.sendall(back_msg) #在發真實的內容 conn.close()
from socket import * import struct,json ip_port=('127.0.0.1',8080) client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) client.connect(ip_port) while True: cmd=input('>>: ') if not cmd:continue client.send(bytes(cmd,encoding='utf-8')) head=client.recv(4) head_json_len=struct.unpack('i',head)[0] head_json=json.loads(client.recv(head_json_len).decode('utf-8')) data_len=head_json['data_size'] recv_size=0 recv_data=b'' while recv_size < data_len: recv_data+=client.recv(1024) recv_size+=len(recv_data) print(recv_data.decode('utf-8')) #print(recv_data.decode('gbk')) #windows默認gbk編碼
FTP做業：上傳下載文件
import socket import struct import json import subprocess import os class MYTCPServer: address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 server_dir='file_upload' def __init__(self, server_address, bind_and_activate=True): """Constructor. May be extended, do not override.""" self.server_address=server_address self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type) if bind_and_activate: try: self.server_bind() self.server_activate() except: self.server_close() raise def server_bind(self): """Called by constructor to bind the socket. """ if self.allow_reuse_address: self.socket.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1) self.socket.bind(self.server_address) self.server_address = self.socket.getsockname() def server_activate(self): """Called by constructor to activate the server. """ self.socket.listen(self.request_queue_size) def server_close(self): """Called to clean-up the server. """ self.socket.close() def get_request(self): """Get the request and client address from the socket. """ return self.socket.accept() def close_request(self, request): """Called to clean up an individual request.""" request.close() def run(self): while True: self.conn,self.client_addr=self.get_request() print('from client ',self.client_addr) while True: try: head_struct = self.conn.recv(4) if not head_struct:break head_len = struct.unpack('i', head_struct)[0] head_json = self.conn.recv(head_len).decode(self.coding) head_dic = json.loads(head_json) print(head_dic) #head_dic={'cmd':'put','filename':'a.txt','filesize':123123} cmd=head_dic['cmd'] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(head_dic) except Exception: break def put(self,args): file_path=os.path.normpath(os.path.join( self.server_dir, args['filename'] )) filesize=args['filesize'] recv_size=0 print('----->',file_path) with open(file_path,'wb') as f: while recv_size < filesize: recv_data=self.conn.recv(self.max_packet_size) f.write(recv_data) recv_size+=len(recv_data) print('recvsize:%s filesize:%s' %(recv_size,filesize)) tcpserver1=MYTCPServer(('127.0.0.1',8080)) tcpserver1.run() #下列代碼與本題無關 class MYUDPServer: """UDP server class.""" address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_DGRAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' def get_request(self): data, client_addr = self.socket.recvfrom(self.max_packet_size) return (data, self.socket), client_addr def server_activate(self): # No need to call listen() for UDP. pass def shutdown_request(self, request): # No need to shutdown anything. self.close_request(request) def close_request(self, request): # No need to close anything. pass
import socket import struct import json import os class MYTCPClient: address_family = socket.AF_INET socket_type = socket.SOCK_STREAM allow_reuse_address = False max_packet_size = 8192 coding='utf-8' request_queue_size = 5 def __init__(self, server_address, connect=True): self.server_address=server_address self.socket = socket.socket(self.address_family, self.socket_type) if connect: try: self.client_connect() except: self.client_close() raise def client_connect(self): self.socket.connect(self.server_address) def client_close(self): self.socket.close() def run(self): while True: inp=input(">>: ").strip() if not inp:continue l=inp.split() cmd=l[0] if hasattr(self,cmd): func=getattr(self,cmd) func(l) def put(self,args): cmd=args[0] filename=args[1] if not os.path.isfile(filename): print('file:%s is not exists' %filename) return else: filesize=os.path.getsize(filename) head_dic={'cmd':cmd,'filename':os.path.basename(filename),'filesize':filesize} print(head_dic) head_json=json.dumps(head_dic) head_json_bytes=bytes(head_json,encoding=self.coding) head_struct=struct.pack('i',len(head_json_bytes)) self.socket.send(head_struct) self.socket.send(head_json_bytes) send_size=0 with open(filename,'rb') as f: for line in f: self.socket.send(line) send_size+=len(line) print(send_size) else: print('upload successful') client=MYTCPClient(('127.0.0.1',8080)) client.run()
socket的更多方法介紹
服務端套接字函數
s.bind() 綁定(主機,端口號)到套接字
s.listen() 開始TCP監聽
s.accept() 被動接受TCP客戶的鏈接,(阻塞式)等待鏈接的到來
客戶端套接字函數
s.connect() 主動初始化TCP服務器鏈接
s.connect_ex() connect()函數的擴展版本,出錯時返回出錯碼,而不是拋出異常
公共用途的套接字函數
s.recv() 接收TCP數據
s.send() 發送TCP數據
s.sendall() 發送TCP數據
s.recvfrom() 接收UDP數據
s.sendto() 發送UDP數據
s.getpeername() 鏈接到當前套接字的遠端的地址
s.getsockname() 當前套接字的地址
s.getsockopt() 返回指定套接字的參數
s.setsockopt() 設置指定套接字的參數
s.close() 關閉套接字
面向鎖的套接字方法
s.setblocking() 設置套接字的阻塞與非阻塞模式
s.settimeout() 設置阻塞套接字操做的超時時間
s.gettimeout() 獲得阻塞套接字操做的超時時間
面向文件的套接字的函數
s.fileno() 套接字的文件描述符
s.makefile() 建立一個與該套接字相關的文件
官方文檔對socket模塊下的socket.send()和socket.sendall()解釋以下： socket.send(string[, flags]) Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Returns the number of bytes sent. Applications are responsible for checking that all data has been sent; if only some of the data was transmitted, the application needs to attempt delivery of the remaining data. send()的返回值是發送的字節數量，這個數量值可能小於要發送的string的字節數，也就是說可能沒法發送string中全部的數據。若是有錯誤則會拋出異常。 – socket.sendall(string[, flags]) Send data to the socket. The socket must be connected to a remote socket. The optional flags argument has the same meaning as for recv() above. Unlike send(), this method continues to send data from string until either all data has been sent or an error occurs. None is returned on success. On error, an exception is raised, and there is no way to determine how much data, if any, was successfully sent. 嘗試發送string的全部數據，成功則返回None，失敗則拋出異常。 故，下面兩段代碼是等價的： #sock.sendall('Hello world\n') #buffer = 'Hello world\n' #while buffer: # bytes = sock.send(buffer) # buffer = buffer[bytes:]
擴展：驗證客戶端連接的合法性
若是你想在分佈式系統中實現一個簡單的客戶端連接認證功能，又不像SSL那麼複雜，那麼利用hmac+加鹽的方式來實現
#_*_coding:utf-8_*_ from socket import * import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang' def conn_auth(conn): ''' 認證客戶端連接 :param conn: :return: ''' print('開始驗證新連接的合法性') msg=os.urandom(32) conn.sendall(msg) h=hmac.new(secret_key,msg) digest=h.digest() respone=conn.recv(len(digest)) return hmac.compare_digest(respone,digest) def data_handler(conn,bufsize=1024): if not conn_auth(conn): print('該連接不合法,關閉') conn.close() return print('連接合法,開始通訊') while True: data=conn.recv(bufsize) if not data:break conn.sendall(data.upper()) def server_handler(ip_port,bufsize,backlog=5): ''' 只處理連接 :param ip_port: :return: ''' tcp_socket_server=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_server.bind(ip_port) tcp_socket_server.listen(backlog) while True: conn,addr=tcp_socket_server.accept() print('新鏈接[%s:%s]' %(addr[0],addr[1])) data_handler(conn,bufsize) if __name__ == '__main__': ip_port=('127.0.0.1',9999) bufsize=1024 server_handler(ip_port,bufsize)
#_*_coding:utf-8_*_ __author__ = 'Linhaifeng' from socket import * import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang' def conn_auth(conn): ''' 驗證客戶端到服務器的連接 :param conn: :return: ''' msg=conn.recv(32) h=hmac.new(secret_key,msg) digest=h.digest() conn.sendall(digest) def client_handler(ip_port,bufsize=1024): tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_client.connect(ip_port) conn_auth(tcp_socket_client) while True: data=input('>>: ').strip() if not data:continue if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8')) respone=tcp_socket_client.recv(bufsize) print(respone.decode('utf-8')) tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__': ip_port=('127.0.0.1',9999) bufsize=1024 client_handler(ip_port,bufsize)
#_*_coding:utf-8_*_ __author__ = 'Linhaifeng' from socket import * def client_handler(ip_port,bufsize=1024): tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_client.connect(ip_port) while True: data=input('>>: ').strip() if not data:continue if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8')) respone=tcp_socket_client.recv(bufsize) print(respone.decode('utf-8')) tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__': ip_port=('127.0.0.1',9999) bufsize=1024 client_handler(ip_port,bufsize)
#_*_coding:utf-8_*_ __author__ = 'Linhaifeng' from socket import * import hmac,os secret_key=b'linhaifeng bang bang bang1111' def conn_auth(conn): ''' 驗證客戶端到服務器的連接 :param conn: :return: ''' msg=conn.recv(32) h=hmac.new(secret_key,msg) digest=h.digest() conn.sendall(digest) def client_handler(ip_port,bufsize=1024): tcp_socket_client=socket(AF_INET,SOCK_STREAM) tcp_socket_client.connect(ip_port) conn_auth(tcp_socket_client) while True: data=input('>>: ').strip() if not data:continue if data == 'quit':break tcp_socket_client.sendall(data.encode('utf-8')) respone=tcp_socket_client.recv(bufsize) print(respone.decode('utf-8')) tcp_socket_client.close() if __name__ == '__main__': ip_port=('127.0.0.1',9999) bufsize=1024 client_handler(ip_port,bufsize)
socketserver
解讀socketserver源碼 —— https://www.cnblogs.com/liwenzhou/articles/9940688.html
import socketserver class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler): def handle(self): self.data = self.request.recv(1024).strip() print("{} wrote:".format(self.client_address[0])) print(self.data) self.request.sendall(self.data.upper()) if __name__ == "__main__": HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999 # 設置allow_reuse_address容許服務器重用地址 socketserver.TCPServer.allow_reuse_address = True # 建立一個server, 將服務地址綁定到127.0.0.1:9999 server = socketserver.TCPServer((HOST, PORT),Myserver) # 讓server永遠運行下去，除非強制中止程序 server.serve_forever()
import socket HOST, PORT = "127.0.0.1", 9999 data = "hello" # 建立一個socket連接，SOCK_STREAM表明使用TCP協議 with socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) as sock: sock.connect((HOST, PORT)) # 連接到客戶端 sock.sendall(bytes(data + "\n", "utf-8")) # 向服務端發送數據 received = str(sock.recv(1024), "utf-8")# 從服務端接收數據 print("Sent: {}".format(data)) print("Received: {}".format(received))