尷尬了!國外大神不小心把自己的Python Socket 總綱,意外洩露

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這是用來快速學習 Python Socket 套接字編程的指南和教程。Python 的 Socket 編程跟 C 語言很像。

Python 官方關於 Socket 的函數請看 http://docs.python.org/library/socket.html

基本上,Socket 是任何一種計算機網絡通訊中最基礎的內容。例如當你在瀏覽器地址欄中輸入 www.oschina.net 時,你會打開一個套接字,然後連接到 www.oschina.net 並讀取響應的頁面然後然後顯示出來。而其他一些聊天客戶端如 gtalk 和 skype 也是類似。任何網絡通訊都是通過 Socket 來完成的。

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寫在開頭

本教程假設你已經有一些基本的 Python 編程的知識。

讓我們開始 Socket 編程吧。

創建 Socket

首先要做的就是創建一個 Socket,socket 的 socket 函數可以實現,代碼如下:

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函數 socket.socket 創建了一個 Socket,並返回 Socket 的描述符可用於其他 Socket 相關的函數。

上述代碼使用了下面兩個屬性來創建 Socket:

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

錯誤處理

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

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好了,假設你已經成功創建了 Socket,下一步該做什麼呢?接下來我們將使用這個 Socket 來連接到服務器。

注意

與 SOCK_STREAM 相對應的其他類型是 SOCK_DGRAM 用於 UDP 通訊協議,UDP 通訊是非連接 Socket,在這篇文章中我們只討論 SOCK_STREAM ,或者叫 TCP 。

連接到服務器

連接到服務器需要服務器地址和端口號,這裡使用的是 www.oschina.net 和 80 端口。

首先獲取遠程主機的 IP 地址

連接到遠程主機之前,我們需要知道它的 IP 地址,在 Python 中,獲取 IP 地址是很簡單的:

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我們已經有 IP 地址了,接下來需要指定要連接的端口。

代碼:

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現在運行程序

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這段程序創建了一個 Socket 並進行連接,試試使用其他一些不存在的端口(如81)會是怎樣?這個邏輯相當於構建了一個端口掃描器。

已經連接上了,接下來就是往服務器上發送數據。

免費提示

使用 SOCK_STREAM/TCP 套接字才有"連接"的概念。連接意味著可靠的數據流通訊機制,可以同時有多個數據流。可以想象成一個數據互不干擾的管道。另外一個重要的提示是:數據包的發送和接收是有順序的。

其他一些 Socket 如 UDP、ICMP 和 ARP 沒有"連接"的概念,它們是無連接通訊,意味著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,我們來向 oschina 發送一些數據:

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上述例子中,首先連接到目標服務器,然後發送字符串數據 "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。

接下來需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:

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下面是上述程序執行的結果:

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oschina.net 回應了我們所請求的 URL 的內容,很簡單。數據接收完了,可以關閉 Socket 了。

關閉 socket

close 函數用於關閉 Socket:

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這就是了。

讓我們回顧一下

上述的示例中我們學到了如何:

1. 創建 Socket2. 連接到遠程服務器3. 發送數據4. 接收回應

當你用瀏覽器打開 www.oschina.net 時,其過程也是一樣。包含兩種類型,分別是客戶端和服務器,客戶端連接到服務器並讀取數據,服務器使用 Socket 接收進入的連接並提供數據。因此在這裡 www.oschina.net 是服務器端,而你的瀏覽器是客戶端。

接下來我們開始在服務器端做點編碼。

服務器端編程

服務器端編程主要包括下面幾步:

1. 打開 socket2. 綁定到一個地址和端口3. 偵聽進來的連接4. 接受連接5. 讀寫數據

我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,它需要一個類似 connect 函數所需的 sockaddr_in 結構體。

示例代碼:

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綁定完成後,就需要讓 Socket 開始偵聽連接。很顯然,你不能將兩個不同的 Socket 綁定到同一個端口之上。

連接偵聽

綁定 Socket 之後就可以開始偵聽連接,我們需要將 Socket 變成偵聽模式。socket 的 listen 函數用於實現偵聽模式:

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listen 函數所需的參數成為 backlog,用來控制程序忙時可保持等待狀態的連接數。這裡我們傳遞的是 10,意味著如果已經有 10 個連接在等待處理,那麼第 11 個連接將會被拒絕。當檢查了 socket_accept 後這個會更加清晰。

接受連接

示例代碼:

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輸出

運行該程序將會顯示:

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現在這個程序開始等待連接進入,端口是 8888,請不要關閉這個程序,我們來通過 telnet 程序來進行測試。

打開命令行窗口並輸入:

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而服務器端窗口顯示的是:

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我們可看到客戶端已經成功連接到服務器。

上面例子我們接收到連接並立即關閉,這樣的程序沒什麼實際的價值,連接建立後一般會有大量的事情需要處理,因此讓我們來給客戶端做出點回應吧。

sendall 函數可通過 Socket 給客戶端發送數據:

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繼續運行上述代碼,然後打開另外一個命令行窗口輸入下面命令:

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可看到客戶端接收到來自服務器端的回應內容。

上面的例子還是一樣,服務器端回應後就立即退出了。而一些真正的服務器像 www.oschina.net 是一直在運行的,時刻接受連接請求。

也就是說服務器端應該一直處於運行狀態,否則就不能成為"服務",因此我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

對上述代碼稍作改動:

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很簡單只是加多一個 while 1 語句而已。

繼續運行服務器,然後打開另外三個命令行窗口。每個窗口都使用 telnet 命令連接到服務器:

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服務器所在的終端窗口顯示的是:

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你看服務器再也不退出了,好吧,用 Ctrl+C 關閉服務器,所有的 telnet 終端將會顯示 "Connection closed by foreign host."

已經很不錯了,但是這樣的通訊效率太低了,服務器程序使用循環來接受連接併發送回應,這相當於是一次最多處理一個客戶端的請求,而我們要求服務器可同時處理多個請求。

處理多個連接

為了處理多個連接,我們需要一個獨立的處理代碼在主服務器接收到連接時運行。一種方法是使用線程,服務器接收到連接然後創建一個線程來處理連接收發數據,然後主服務器程序返回去接收新的連接。

下面是我們使用線程來處理連接請求:

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運行上述服務端程序,然後像之前一樣打開三個終端窗口並執行 telent 命令:

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服務器端所在終端窗口輸出信息如下:

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線程接管了連接並返回相應數據給客戶端。

這便是我們所要介紹的服務器端編程。

結論

到這裡為止,你已經學習了 Python 的 Socket 基本編程,你可自己動手編寫一些例子來強化這些知識。

你可能會遇見一些問題:Bind failed. Error Code : 98 Message Address already in use,碰見這種問題只需要簡單更改服務器端口即可。

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