Python基础篇【第8篇】: Socket编程 (一)
Python Socket
官方关于 Socket 的函数请看 http://docs.python.org/library/socket.html
一、socket介绍
在网络编程中的一个基本组件就是套接字（socket）。套接字基本上是两个端点的程序之间的“信息通道”。程序可能分布在不同计算机上（通过网络连接），通过套接字相互发送信息。也可以理解为用于描述IP地址和端口，是一个通信链的句柄，应用程序通常通过"套接字"向网络发出请求或者应答网络请求。
套接字包括两个：服务器端socket和客户端socket。创建一个服务器短的socket后，让它等待连接。这样就会在某个网络地址处（IP地址和端口号的组合）监听，知道客户端socket连接。连接成功以后，二者进行交互。但是处理服务器端套接字比处理客户端的套接字复杂得多，因为服务器端必须准备随时处理客户端连接，同时还要处理多个连接，这客户端只是简单地连接，完成事务后，断开连接。
socket起源于Unix，而Unix/Linux基本哲学之一就是“一切皆文件”，对于文件用【打开】【读写】【关闭】模式来操作。socket就是该模式的一个实现，socket即是一种特殊的文件，一些socket函数就是对其进行的操作（读/写IO、打开、关闭）
socket和file的区别：
- file模块是针对某个指定文件进行【打开】【读写】【关闭】
- socket模块是针对 服务器端 和 客户端Socket 进行【打开】【读写】【关闭】
二、Python中的Socket
Python中的大多数的网络操作都隐藏了socket模块的细节。一个套接字就是socket模块中socket类的一个实例实例。它的实例化需要三个参数：第一个参数是地址族（默认是socket.AF_INET）;第二个参数是流（默认值是socket.SOCK_STREAM）或者是数据报（socket.SOCK_DGRAM）套接字;第三个参数是使用的协议（默认是0）。对于一个普通的套接字，不需要提供任何参数。
具体信息：
参数一：地址簇socket.AF_INET IPv4（默认）
socket.AF_INET6 IPv6
socket.AF_UNIX 只能够用于单一的Unix系统进程间通信
参数二：类型
socket.SOCK_STREAM 流式socket , for TCP （默认）
socket.SOCK_DGRAM 数据报式socket , for UDP
socket.SOCK_RAW
原始套接字，普通的套接字无法处理ICMP、IGMP等网络报文，而SOCK_RAW可以；
其次，SOCK_RAW也可以处理特殊的IPv4报文；此外，利用原始套接字，可以通过IP_HDRINCL套接字选项由用户构造IP头。
socket.SOCK_RDM
是一种可靠的UDP形式，即保证交付数据报但不保证顺序。
SOCK_RAM用来提供对原始协议的低级访问，在需要执行某些特殊操作时使用，如发送ICMP报文。SOCK_RAM通常仅限于高级用户或管理员运行的程序使用。
socket.SOCK_SEQPACKET 可靠的连续数据包服务
参数三：协议
0 （默认）与特定的地址家族相关的协议,如果是 0 ，则系统就会根据地址格式和套接类别,自动选择一个合适的协议
Python创建socket 语法：
1. 第一步是创建socket对象。调用socket构造函数。如：
socket = socket.socket( family, type )
family参数代表地址家族，可为AF_INET或AF_UNIX。AF_INET家族包括Internet地址，AF_UNIX家族用于同一台机器上的进程间通信。
type参数代表套接字类型，可为SOCK_STREAM(流套接字)和SOCK_DGRAM(数据报套接字)。
2. 第二步是将socket绑定到指定地址。这是通过socket对象的bind方法来实现的：
socket.bind( address )
由AF_INET所创建的套接字，address地址必须是一个双元素元组，格式是(host,port)。host代表主机，port代表端口号。如果端口号正在使用、主机名不正确或端口已被保留，bind方法将引发socket.error异常。
3. 第三步是使用socket套接字的listen方法接收连接请求。
socket.listen( backlog )
backlog指定最多允许多少个客户连接到服务器，也就是并发值。它的值至少为1。收到连接请求后，这些请求需要排队，如果队列满，就拒绝请求。
4. 第四步是服务器套接字通过socket的accept方法等待客户请求一个连接。
connection, address = socket.accept()
调 用accept方法时，socket会时入“waiting”状态。客户请求连接时，方法建立连接并返回服务器。accept方法返回一个含有两个元素的 元组(connection,address)。第一个元素connection是新的socket对象，服务器必须通过它与客户通信【类似于电话线】；第二个元素 address是客户的Internet地址。
5. 第五步是处理阶段，服务器和客户端通过send和recv方法通信(传输 数据)。服务器调用send，并采用字符串形式向客户发送信息。send方法返回已发送的字符个数。服务器使用recv方法从客户接收信息。调用recv 时，服务器必须指定一个整数，它对应于可通过本次方法调用来接收的最大数据量。recv方法在接收数据时会进入“blocked”状态，最后返回一个字符 串，用它表示收到的数据。如果发送的数据量超过了recv所允许的，数据会被截短。多余的数据将缓冲于接收端。以后调用recv时，多余的数据会从缓冲区 删除(以及自上次调用recv以来，客户可能发送的其它任何数据)。
6. 传输结束，服务器调用socket的close方法关闭连接。
实例
server socket
if __name__ == '__main__':import socket #导入socket模块
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #创建socket
sock.bind(('localhost', 8080)) #以元组形式，绑定socket到指定地址
sock.listen(5) #配置socket监听连接请求
while True:
connection,address = sock.accept() #等待客户连接请求，接收到请求后返回连接connection，和客户端的IP
try:
connection.settimeout(5) #设置连接超时时长
buf = connection.recv(1024) #处理阶段。使用recv指定一次接收到的最大数据量
if buf == '1':
connection.send('welcome to server!') #处理阶段。服务端使用send方法向客户端返回数据
else:
connection.send('please go out!')
except socket.timeout:
print 'time out'
connection.close() #关闭socket
client socket
#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
ip_port = ('127.0.0.1',8080)
sock = socket.socket()
sock.connect(ip_port)
sock.sendall("request")
server_reply = sock.recv(1024)
print server_reply
sock.close()
创建一个web server socket
#!/usr/bin/env python# -*- coding:utf-8 -*-
import socket
def handle_request(client): #处理请求函数
buf = client.recv(1024) #接收请求的buf
client.send("HTTP/1.1 200 OK\r\n\r\n") #浏览器使用的协议及返回状态码client.send("Hello, Web Server")
def main():
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) #定义web server socket
sock.bind(('127.0.0.1',8888))
sock.listen(5)
while True:
connection,address = sock.accept() #调用handle_request
handle_request(connection)
connection.close()
if __name__ == '__main__':
main()
浏览器中输入
选项详解：
s.bind(address)
将套接字绑定到地址。address地址的格式取决于地址族。在AF_INET下，以元组（host,port）的形式表示地址。sk.listen(backlog)
开始监听传入连接。backlog指定在拒绝连接之前，可以挂起的最大连接数量。backlog等于5，表示内核已经接到了连接请求，但服务器还没有调用accept进行处理的连接个数最大为5，这个值不能无限大，因为要在内核中维护连接队列sk.setblocking(bool)
是否阻塞（默认True），如果设置False，那么accept和recv时一旦无数据，则报错。
sk.accept()
接受连接并返回（conn,address）,其中conn是新的套接字对象，可以用来接收和发送数据。address是连接客户端的地址。
接收TCP 客户的连接（阻塞式）等待连接的到来
sk.connect(address)
连接到address处的套接字。一般，address的格式为元组（hostname,port）,如果连接出错，返回socket.error错误。
sk.connect_ex(address)
同上，只不过会有返回值，连接成功时返回 0 ，连接失败时候返回编码，例如：10061
sk.close()
关闭套接字
sk.recv(bufsize[,flag])
接受套接字的数据。数据以字符串形式返回，bufsize指定最多可以接收的数量。flag提供有关消息的其他信息，通常可以忽略。
sk.recvfrom(bufsize[.flag])
与recv()类似，但返回值是（data,address）。其中data是包含接收数据的字符串，address是发送数据的套接字地址。
sk.send(string[,flag])
将string中的数据发送到连接的套接字。返回值是要发送的字节数量，该数量可能小于string的字节大小。
sk.sendall(string[,flag])
将string中的数据发送到连接的套接字，但在返回之前会尝试发送所有数据。成功返回None，失败则抛出异常。
sk.sendto(string[,flag],address)
将数据发送到套接字，address是形式为（ipaddr，port）的元组，指定远程地址。返回值是发送的字节数。该函数主要用于UDP协议。
sk.settimeout(timeout)
设置套接字操作的超时期，timeout是一个浮点数，单位是秒。值为None表示没有超时期。一般，超时期应该在刚创建套接字时设置，因为它们可能用于连接的操作（如 client 连接最多等待5s ）
sk.getpeername()
返回连接套接字的远程地址。返回值通常是元组（ipaddr,port）。
sk.getsockname()
返回套接字自己的地址。通常是一个元组(ipaddr,port)
sk.fileno()
套接字的文件描述符
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