socket編程

本地進(jìn)程間通信(IPC)
? 隊(duì)列
? 同步(互斥鎖、條件變量等)
? 管道
網(wǎng)絡(luò)進(jìn)程間通信
問(wèn)題: 本地通過(guò)進(jìn)程PID來(lái)唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程,在網(wǎng)絡(luò)中如何唯一標(biāo)識(shí)一個(gè)進(jìn)程?
網(wǎng)絡(luò)層的“IP地址”可以唯一標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)中的主機(jī),而傳輸層的“協(xié)議+端口”
可以唯一標(biāo)識(shí)主機(jī)中的應(yīng)用程序(進(jìn)程)。因此利用IP地址,協(xié)議,端口就
可以標(biāo)識(shí)網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)程。
什么是socket?
socket(簡(jiǎn)稱套接字) 是進(jìn)程間通信的一種方式, 能實(shí)現(xiàn)不同主機(jī)間的進(jìn)程間通信,我們
網(wǎng)絡(luò)上各種各樣的服務(wù)大多都是基于 Socket 來(lái)完成通信的。
創(chuàng)建socket
在 Python 中 使用socket 模塊的函數(shù) socket 就可以完成:
socket.socket(AddressFamily, Type)
1). Address Family:
AF_INET: IPV4用于 Internet 進(jìn)程間通信
AF_INET6: IPV6用于 Internet 進(jìn)程間通信
2). Type:套接字類(lèi)型
SOCK_STREAM: 流式套接字,主要用于 TCP 協(xié)議
SOCK_DGRAM: 數(shù)據(jù)報(bào)套接字,主要用于 UDP 協(xié) 議

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01_socket對(duì)象的建立

import socket
#1. 創(chuàng)建socket對(duì)象
#family: AF_INET(IPv4)  AF_INET6(IPv6)    ========= 網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議
#type: # SOCK_STREAM(TCP)  SOCK_DGRAM(UDP) ========== 傳輸層協(xié)議
#Linux： 可以認(rèn)為是一個(gè)文件；
socketObj = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
print(socketObj.getsockname())

#2.  關(guān)閉socket對(duì)象
socketObj.close()

2. socket基本使用
import os
os.system('hostname')

hostname = socket.gethostname()
print("主機(jī)名:", hostname)

print(socket.gethostbyname('localhost'))

UDP介紹
UDP 用戶數(shù)據(jù)報(bào)協(xié)議,是一個(gè)無(wú)連接的簡(jiǎn)單的面向數(shù)據(jù)報(bào)的運(yùn)輸層協(xié)議。UDP不提供可靠
性,它只是把應(yīng)用程序傳給IP層的數(shù)據(jù)報(bào)發(fā)送出去,但 是并不能保證它們能到達(dá)目的地。
由于UDP在傳輸數(shù)據(jù)報(bào)前不用在客戶和服 務(wù)器之間建立一個(gè)連接,且沒(méi)有超時(shí)重發(fā)等機(jī)制,
故而傳輸速度很快
UDP是一種面向無(wú)連接的協(xié)議,每個(gè)數(shù)據(jù)報(bào)都是一個(gè)獨(dú)立的信息,包括完整 的源地址
或目的地址,它在網(wǎng)絡(luò)上以任何可能的路徑傳往目的地,因此能否到達(dá)目的地,到達(dá)
目的地的時(shí)間以及內(nèi)容的正確性都是不能被保證的
UDP特點(diǎn)
UDP是面向無(wú)連接的通訊協(xié)議,UDP數(shù)據(jù)包括目的端口號(hào)和源端口號(hào)信息, 由于通訊不需要連接,
所以可以實(shí)現(xiàn)廣播發(fā)送。 UDP傳輸數(shù)據(jù)時(shí)有大小限 制,每個(gè)被傳輸?shù)臄?shù)據(jù)報(bào)必須限定在64KB之內(nèi)。
UDP是一個(gè)不可靠的協(xié) 議,發(fā)送方所發(fā)送的數(shù)據(jù)報(bào)并不一定以相同的次序到達(dá)接收方。
UDP網(wǎng)絡(luò)程序

udp_server.py

import socket

udpserver = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_DGRAM)
udpserver.bind(('0.0.0.0', 9999))
print('QQ用戶A上線.........')
while True:
   # 返回的是元組， 一個(gè)個(gè)元素是客戶端發(fā)送的信息， 第二個(gè)元素是客戶端和服務(wù)端交互的地址(IP, port)
   recv_data, address = udpserver.recvfrom(1024)
   #print(address)
   print("B:>> ", recv_data.decode('utf-8'))
   if recv_data == b'quit':
     print("聊天結(jié)束.......")
     break
   #發(fā)送的消息必須是bytes類(lèi)型
   #bytes -->  str   bytesObj.decode('utf-8')
   #str  --> bytes  strObj.encode('utf-8')
   send_data = input('A: >> ').encode('utf-8')
   if not send_data:
     continue
   udpserver.sendto(send_data, address)

udpserver.close()

udp_client.py:

import socket

udpclient = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_DGRAM)

print("QQ用戶B上線.........")
while True:
   send_data = input('B:>> ').encode('utf-8')
   if not send_data:
     continue
   udpclient.sendto(send_data, ('172.25.254.197', 9999))
   if send_data == b'quit':
     print("聊天結(jié)束.....")
     break
   recv_data, address = udpclient.recvfrom(1024)
   print("A:>> ", recv_data.decode('utf-8'))

udpclient.close()

TCP介紹
TCP: 傳輸控制協(xié)議(英語(yǔ):Transmission Control Protocol,縮寫(xiě)為T(mén)CP)是一種面向連
接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。

TCP介紹
TCP: 傳輸控制協(xié)議(英語(yǔ):Transmission Control Protocol,縮寫(xiě)為T(mén)CP)是一種面向連
接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。
TCP網(wǎng)絡(luò)程序

TCP三次握手

? 兩個(gè)包: 同步序列標(biāo)號(hào) SYN
確認(rèn)包 ACK
? 四種狀態(tài): SYN_SENT, LISTEN, SYN_RECV, ESTABLISHED
在三次握手中,客戶端和服務(wù)器端都發(fā)送兩個(gè)包SYN和ACK,只不過(guò)服務(wù)器端的兩個(gè)包是一次性
發(fā)過(guò)來(lái)的,客戶端的兩個(gè)包是分兩次發(fā)送的
TCP數(shù)據(jù)傳輸

TCP四次分手
當(dāng)A端和B端要斷開(kāi)連接時(shí),需要四次握手,這里稱為四次揮手。

? 兩個(gè)包: FIN:Finish, ACK確認(rèn)序號(hào)

tcp_server.py

import socket
#1. 創(chuàng)建服務(wù)端socket對(duì)象
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

#2. 綁定地址和端口(IP:port)
server.bind(('0.0.0.0', 9998))

#3. 監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端連接?listen
server.listen(5)
print('server start .........')
#4.接收客戶端的連接accept
clientSocketObj, clientAddress = server.accept()
#5. 接收客戶端發(fā)送的消息
recv_data = clientSocketObj.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收到客戶端發(fā)送的消息:", recv_data)

#6. 給客戶端發(fā)送消息
send_data = b'hello client'
clientSocketObj.send(send_data)
#7. 關(guān)閉socket對(duì)象
clientSocketObj.close()
server.close()

tcp_client.py

import socket

#1. 創(chuàng)建服務(wù)端socket對(duì)象
client = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
#2. 連接服務(wù)端
client.connect(('172.25.254.197', 9998))
#3.給服務(wù)端發(fā)送消息
client.send(b'hello server')
#4. 接收服務(wù)端發(fā)送的消息
recv_data = client.recv(1024).decode('utf-8')
print("接收服務(wù)端發(fā)送的消息:", recv_data)
#5. 關(guān)閉socket對(duì)象
client.close()

并發(fā)服務(wù)器
并發(fā)服務(wù)器是socket應(yīng)用編程中最常見(jiàn)的應(yīng)用模型。根據(jù)連接方式分為長(zhǎng)連接和短連接.
通信方式 具體通信過(guò)程
長(zhǎng)連接 建立SOCKET連接后不管是否使用都保持連接
短連接 雙方有數(shù)據(jù)交互時(shí),建立TCP連接,數(shù)據(jù)發(fā)送完成后斷開(kāi)連接
并發(fā)服務(wù)器模型根據(jù)處理方式可分為同步方式和異步方式。

單進(jìn)程服務(wù)器
? 同一時(shí)刻只能為一個(gè)客戶進(jìn)行服務(wù),不能同時(shí)為多個(gè)客戶服務(wù)
? 類(lèi)似于找一個(gè)“明星”簽字一樣,客戶需要耐心等待才可以獲取到服務(wù)
多進(jìn)程服務(wù)器
優(yōu)點(diǎn): 通過(guò)為每個(gè)客戶端創(chuàng)建一個(gè)進(jìn)程的方式,能夠同時(shí)為多個(gè)客戶端進(jìn)行服務(wù)
缺點(diǎn): 當(dāng)客戶端不是特別多的時(shí)候,這種方式還行,如果有幾百上千個(gè),就不 可取了,
因?yàn)槊看蝿?chuàng)建進(jìn)程等過(guò)程需要好較大的資源

多進(jìn)程server.py

#實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程的方式:
#1. 實(shí)例化對(duì)象
#2. 繼承子類(lèi)
#注意: 一定要確定多進(jìn)程要處理的任務(wù)

#任務(wù): 處理客戶端請(qǐng)求并為其服務(wù)

def dealWithClient(clientSocketObj, clientAddress):
   while True:
     # 5. 接收客戶端發(fā)送的消息
     recv_data = clientSocketObj.recv(1024).decode('utf-8')
     print(clientAddress[0] + str(clientAddress[1]) + ':> ' + recv_data)
     if recv_data == 'quit':
       break
   clientSocketObj.close()

import socket
from multiprocessing import Process

#1. 創(chuàng)建服務(wù)端socket對(duì)象
server = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)
server.setsockopt(socket.SOL_SOCKET, socket.SO_REUSEADDR, 1)

#2. 綁定地址和端口(IP:port)
server.bind(('0.0.0.0', 9997))

#3. 監(jiān)聽(tīng)是否有客戶端連接?listen
server.listen(5)
print('server start .........')

while True:
   # 4.接收客戶端的連接accept
   clientSocketObj, clientAddress = server.accept()
   #dealWithClient(clientSocketObj)
   p = Process(target=dealWithClient, args=(clientSocketObj, clientAddress))
   p.start()

#server.close()

多進(jìn)程clinet.py

import socket

#1. 創(chuàng)建服務(wù)端socket對(duì)象
client = socket.socket(family=socket.AF_INET, type=socket.SOCK_STREAM)

#2. 連接服務(wù)端
client.connect(('172.25.254.197', 9997))

while True:
   # 3.給服務(wù)端發(fā)送消息
   send_data = input('client: >> ').encode('utf-8')
   if not send_data:
     continue
   client.send(send_data)
   if send_data == 'quit':
     break

#5. 關(guān)閉socket對(duì)象
client.close()

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當(dāng)前名稱：python的網(wǎng)絡(luò)編程介紹-創(chuàng)新互聯(lián)
標(biāo)題網(wǎng)址：http://m.rwnh.cn/article22/esjjc.html

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