用Python實現簡單的服務器【新手必學】

時間 2020-01-05

原文原文鏈接

如何實現服務器。。。

socket接口是其實是操做系統提供的系統調用。socket的使用並不侷限於Python語言，你能夠用C或者JAVA來寫出一樣的socket服務器，而全部語言使用socket的方式都相似(Apache就是使用C實現的服務器)
Web框架就是提早寫好了服務器。不能跨語言的使用框架。框架的好處在於幫你處理了一些細節，從而實現快速開發，但同時受到Python自己性能的限制。咱們已經看到，許多成功的網站都是利用動態語言(好比Python, Ruby或者PHP，好比twitter和facebook)快速開發，在網站成功以後，將代碼轉換成諸如C和JAVA這樣一些效率比較高的語言，從而讓服務器能更有效率的面對天天億萬次的請求。
--ps: 另外不少人在學習Python的過程當中，每每由於沒有好的教程或者沒人指導從而致使本身容易放棄，爲此我建了個Python交流.裙：一久武其而而流一思（數字的諧音）轉換下能夠找到了，裏面有最新Python教程項目可拿,不懂的問題多跟裏面的人交流，都會解決哦！html

TCP/IP和socket
socket是進程間通訊的一種方法，它是基於網絡傳輸協議的上層接口。socket有許多種類型，好比基於TCP協議或者UDP協議(兩種網絡傳輸協議)。其中又以TCP socket最爲經常使用。TCP socket與雙向管道(duplex PIPE)有些相似，一個進程向socket的一端寫入或讀取文本流，而另外一個進程能夠從socket的另外一端讀取或寫入，比較特別是，這兩個創建socket通訊的進程能夠分別屬於兩臺不一樣的計算機，只須要經過網絡鏈路和通訊協議連同便可
TCP協議，就是規定了一些通訊的守則，以便在網絡環境下可以有效實現上述進程間通訊過程。雙向管道(duplex PIPE)存活於同一臺電腦中，因此沒必要區分兩個進程的所在計算機的地址，而socket必須包含有地址信息，以便實現網絡通訊。
一個socket包含四個地址信息: 兩臺計算機的IP地址和兩個進程所使用的端口(port)。IP地址用於定位計算機，而port用於定位進程 (一臺計算機上能夠有多個進程分別使用不一樣的端口)。數據庫

TCP socket
咱們可讓某臺計算機做爲服務器。服務器開放本身的端口，被動等待其餘計算機鏈接咱們這個port。當其餘計算機做爲客戶，主動使用socket鏈接到服務器的時候，服務器就開始爲客戶提供服務。其實也就是兩者創建了雙向聯通。編程

在Python中，咱們使用標準庫中的socket包來進行底層的socket編程。
首先是服務器端，咱們使用bind()方法來賦予socket以固定的地址和端口，並使用listen()方法來被動的監聽該端口。當有客戶嘗試用connect()方法鏈接的時候，服務器使用accept()接受鏈接，從而創建一個鏈接的socket：windows

server.py
import socket瀏覽器

# Address
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8000安全

# Configure socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))
#socket.socket()建立一個socket對象，並說明socket使用的是IPv4(AF_INET，IP version 4)
#和TCP協議(SOCK_STREAM)。服務器

# passively wait, 3: maximum number of connections in the queue
s.listen(3)
# accept and establish connection
conn, addr = s.accept()
# receive message
request = conn.recv(1024)網絡

print ('request is: ',request)
print ('Connected by', addr)多線程

# send message
reply = 'Yes'
"""
好像3.* socket.send 傳遞的數據必須是bytes。不能是str。發送和接收數據時作下編碼轉換就能夠了。修改以下：s.sendall(request.encode())
"""
conn.sendall(reply.encode())app

# close connection
conn.close()
client.py
import socket

# Address
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8000

request = 'can you hear me?'

# configure socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.connect((HOST, PORT))

"""
好像3.* socket.send 傳遞的數據必須是bytes。不能是str。發送和接收數據時作下編碼轉換就能夠了。修改以下：s.sendall(request.encode())
"""

# send message
s.sendall(request.encode())
# receive message
reply = s.recv(1024)
print ('reply is: ',reply)
# close connection
s.close()

咱們對socket的兩端均可以調用recv()方法來接收信息，調用sendall()方法來發送信息。這樣，咱們就能夠在分處於兩臺計算機的兩個進程間進行通訊了。當通訊結束的時候，咱們使用close()方法來關閉socket鏈接。

基於TCP socket的HTTP服務器
使用TCP socket來爲兩臺遠程計算機創建鏈接，就能夠通訊了。
然而socket傳輸自由度過高，從而帶來不少安全和兼容的問題。咱們每每利用一些應用層的協議(好比HTTP協議)來規定socket使用規則，以及所傳輸信息的格式。

HTTP協議利用請求-迴應(request-response)的方式來使用TCP socket。

客戶端向服務器發一段文本做爲request，服務器端在接收到request以後，向客戶端發送一段文本做爲response。

在完成了這樣一次request-response交易以後，TCP socket被廢棄。下次的request將創建新的socket。
request和response本質上說是兩個文本，只是HTTP協議對這兩個文本都有必定的格式要求。

Httpserver.py
import socket

# Address
HOST = ''
PORT = 8000

# Prepare HTTP response
text_content = '''HTTP/1.x 200 OK
Content-Type: text/html

<head>
<title>WOW</title>
</head>
<html>
<p>Wow, Python Server</p>
<IMG src="test.jpg"/>
</html>
'''

# Read picture, put into HTTP format
f = open('test.jpg','rb')
pic_content = '''
HTTP/1.x 200 OK
Content-Type: image/jpg

'''

pic_content = pic_content.bytes()+ f.read()
f.close()

# Configure socket
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
s.bind((HOST, PORT))

# infinite loop, server forever
while True:
# 3: maximum number of requests waiting
s.listen(3)
conn, addr = s.accept()
request = conn.recv(1024)
method = request.split(' ')[0]
src = request.split(' ')[1]

# deal with GET method
if method == 'GET':
# ULR
if src == '/test.jpg':
content = pic_content
else: content = text_content

print ('Connected by', addr)
print ('Request is:', request)
conn.sendall(content.bytes())
# close connection
conn.close()

解讀
服務器會根據request向客戶傳輸的兩條信息text_content和pic_content中的一條，做爲response文本。

整個response分爲起始行(start line), 頭信息(head)和主體(body)三部分。

起始行就是第一行:HTTP/1.x 200 OK 它實際上又由空格分爲三個片斷，HTTP/1.x表示所使用的HTTP版本，200表示狀態(status code)，200是HTTP協議規定的，表示服務器正常接收並處理請求，OK是供人來閱讀的status code。

頭信息跟隨起始行，它和主體之間有一個空行。這裏的text_content或者pic_content都只有一行的頭信息，text_content用來表示主體信息的類型爲html文本：Content-Type: text/html

主體信息爲html或者jpg文件的內容。(注意，對於jpg文件，咱們使用’rb’模式打開，是爲了與windows兼容。由於在windows下，jpg被認爲是二進制(binary)文件，在UNIX系統下，則不須要區分文本文件和二進制文件。)

HttpClient.py
客戶端程序，你能夠本身寫。固然通常用瀏覽器做爲客戶端。
request由客戶端程序發給服務器。儘管request也能夠像response那樣分爲三部分，可是request的格式與response的格式並不相同。request由客戶發送給服務器，好比下面是一個request：

GET /test.jpg HTTP/1.x
Accept: text/*

起始行能夠分爲三部分，第一部分爲請求方法(request method)，第二部分是URL，第三部分爲HTTP版本。request method能夠有GET， PUT， POST， DELETE， HEAD。最經常使用的爲GET和POST。GET是請求服務器發送資源給客戶，POST是請求服務器接收客戶送來的數據。當咱們打開一個網頁時，咱們一般是使用GET方法；當咱們填寫表格並提交時，咱們一般使用POST方法。第二部分爲URL，它一般指向一個資源(服務器上的資源或者其它地方的資源)。像如今這樣，就是指向當前服務器的當前目錄的test.jpg。

按照HTTP協議的規定，服務器須要根據請求執行必定的操做。正如咱們在服務器程序中看到的，咱們的Python程序先檢查了request的方法，隨後根據URL的不一樣，來生成不一樣的response(text_content或者pic_content)。隨後，這個response被髮送回給客戶端。

Test
終端運行上面的Httpserver程序，做爲服務器端，再打開一個瀏覽器做爲客戶端。(若是有時間，你也徹底能夠用Python寫一個客戶端。原理與上面的TCP socket的客戶端程序相相似。)
在瀏覽器的地址欄輸入:127.0.0.1:8000

使用瀏覽器的調試功能 F12

GET / HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:14.0) Gecko/20100101 Firefox/14.0.1
Accept: text/html,application/xhtml+xml,application/xml;q=0.9,*/*;q=0.8
Accept-Language: en-us,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive

瀏覽器接收到text_content以後，發現正文的html文本中有，知道須要得到text.jpg文件來補充爲圖片，當即發出了第二個請求:

GET /test.jpg HTTP/1.1
Host: 127.0.0.1:8000
User-Agent: Mozilla/5.0 (X11; Ubuntu; Linux x86_64; rv:14.0) Gecko/20100101 Firefox/14.0.1
Accept: image/png,image/*;q=0.8,*/*;q=0.5
Accept-Language: en-us,en;q=0.5
Accept-Encoding: gzip, deflate
Connection: keep-alive
Referer: http://127.0.0.1:8000/

小結
1) 在咱們上面的服務器程序中，咱們用while循環來讓服務器一直工做下去。實際上使用多線程的知識，將while循環中的內容改成多進程或者多線程工做。

2) 服務器程序還不完善，還可讓Python程序調用Python的其餘功能，以實現更復雜的功能。好比說製做一個時間服務器，讓服務器向客戶返回日期和時間。你還可使用Python自帶的數據庫，來實現一個完整的LAMP服務器。

3) socket包是比較底層的包。Python標準庫中還有高層的包，好比SocketServer，SimpleHTTPServer，CGIHTTPServer，cgi。這些都包都是在幫助咱們更容易的使用socket。這些包就很容易明白了。利用這些高層的包，你能夠寫一個至關成熟的服務器。

4) 在經歷了全部的麻煩以後，發現框架是那麼的方便，因此決定去使用框架。固然也能夠參與到框架開發的熱情。
—ps::另外不少人在學習Python的過程當中，每每由於沒有好的教程或者沒人指導從而致使本身容易放棄，爲此我建了個Python交流.裙：一久武其而而流一思（數字的諧音）轉換下能夠找到了，裏面有最新Python教程項目可拿,不懂的問題多跟裏面的人交流，都會解決哦！

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