Detaillierte Erklärung des Socket-Moduls in Python

Die ursprüngliche englische Bedeutung von Socket ist „Loch“ oder „Buchse“. Als Prozesskommunikationsmechanismus von BSD UNIX wird er allgemein auch als „Socket“ bezeichnet, der zur Beschreibung von IP-Adressen und Ports verwendet wird. Er ist das Handle einer Kommunikationskette und kann zur Implementierung der Kommunikation zwischen verschiedenen virtuellen Maschinen oder verschiedenen Computern verwendet werden .

Zwei Programme im Netzwerk tauschen Daten über eine bidirektionale Kommunikationsverbindung aus. Ein Ende dieser Verbindung wird als Socket bezeichnet.

Mindestens ein Paar Portnummern (Socket) ist erforderlich, um eine Netzwerkkommunikationsverbindung herzustellen. Socket ist im Wesentlichen eine Programmierschnittstelle (API), die TCP/IP kapselt und Programmierern eine Schnittstelle zur Netzwerkentwicklung bietet Spezifische Form; Socket ist die Engine, die die Fähigkeit zur Netzwerkkommunikation bereitstellt.

Lassen Sie uns über den Python-Socket sprechen.

1.socket-Modul

Verwenden Sie die Funktion socket.socket(), um einen Socket zu erstellen. Die Syntax lautet wie folgt:

socket.socket(socket_family,socket_type,protocol=0)

socket_family kann die folgenden Parameter sein:

socket.AF_INET IPv4 (Standard)

socket.AF_INET6 IPv6

socket.AF_UNIX kann nur für die prozessübergreifende Kommunikation in einem einzelnen Unix-System verwendet werden

socket_type kann die folgenden Parameter sein:

socket.SOCK_STREAM Streaming Socket, für TCP (Standard)

socket.SOCK_DGRAM Datagram Socket, für UDP

socket.SOCK_RAW Raw Socket, gewöhnlicher Socket kann keine Netzwerkpakete wie ICMP und IGMP verarbeiten Text und SOCK_RAW können außerdem spezielle IPv4-Nachrichten verarbeiten. Darüber hinaus kann der IP-Header vom Benutzer über die Socket-Option IP_HDRINCL erstellt werden.

Socket.SOCK_RDM ist eine zuverlässige Form von UDP, die die Zustellung von Datagrammen garantiert, jedoch nicht die Reihenfolge. SOCK_RAM wird verwendet, um Low-Level-Zugriff auf das Originalprotokoll bereitzustellen und wird verwendet, wenn bestimmte spezielle Vorgänge ausgeführt werden müssen, beispielsweise das Senden von ICMP-Nachrichten. SOCK_RAM ist normalerweise auf Programme beschränkt, die von Hauptbenutzern oder Administratoren ausgeführt werden.

socket.SOCK_SEQPACKET Zuverlässiger kontinuierlicher Paketdienst

Protokollparameter:

0 (Standard) Das Protokoll, das sich auf die spezifische Adressfamilie bezieht. Wenn es 0 ist, wird das System A Das geeignete Protokoll wird automatisch basierend auf dem Adressformat und dem Socket-Typ ausgewählt.

2. Integrierte Methoden des Socket-Objekts

Serverseitige Socket-Funktionen

s. Binden Sie die Adresse (IP-Adresse, Port) an den Socket. Die Parameter müssen im Format von Tupeln vorliegen. Beispiel: s.bind(('127.0.0.1',8009))

s.listen( 5) Beginnen Sie mit dem Zuhören, 5 ist die maximale Anzahl ausstehender Verbindungen

s.accept() Akzeptieren Sie passiv Client-Verbindungen, blockieren Sie und warten Sie auf Verbindungen

Client-Socket-Funktion

s.connect()　Stellen Sie eine Verbindung zum Server her. Die Parameter müssen im Tupelformat vorliegen, zum Beispiel: s.connect(('127,0.0.1',8009))

Socket-Funktion für öffentliche Zwecke

s.recv(1024) TCP-Daten empfangen, 1024 ist die Größe eines Datenempfangs

s.send(bytes) TCP-Daten senden, das Format der von Python3 gesendeten Daten muss das Byte-Format sein

s.sendall()　Senden Sie die Daten vollständig und die internen Schleifenaufrufe senden

s.close()　Schließen Sie den Socket

Beispiel 1. Einfache Implementierung eines Socket-Programms

Server-Terminal

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socket
import time
IP_PORT = ('127.0.0.1',8009)
BUF_SIZE = 1024
 
tcp_server = socket.socket()
tcp_server.bind(IP_PORT)
tcp_server.listen(5)
 
while True:
    print("waiting for connection...")
    conn,addr = tcp_server.accept()
    print("...connected from:",addr)
    while True:
        data = tcp_server.recv(BUF_SIZE)
        if not data:break
        tcp_server.send('[%s] %s'%(time.ctime(),data))
 
tcp_server.close()

Erklärung des obigen Codes:

Zeilen 1 bis 4

Die erste Zeile ist die Unix-Startinformationszeile und dann die Zeitmodul und Socket-Modul werden importiert

Zeilen 5~10

IP_PORT deklariert die IP-Adresse und den Port als globale Variable, was darauf hinweist, dass die bind()-Funktion an diese Adresse gebunden ist und die festlegt Puffergröße auf 1K, und die Funktion listen() gibt die maximale Anzahl von Verbindungen an, die gleichzeitig eingehen dürfen, und nachfolgende Verbindungen werden abgelehnt

11~ Gehen Sie zur letzten Zeile

Nachdem Sie in die Schleife des Servers eingetreten sind, warten Sie passiv auf das Eintreffen der Verbindung. Wenn eine Verbindung besteht, treten Sie in die Konversationsschleife ein und warten Sie, bis der Client Daten sendet. Wenn die Nachricht leer ist, bedeutet dies, dass der Client beendet wurde. Er bricht aus der Schleife aus und wartet auf das Eintreffen der nächsten Verbindung. Fügen Sie nach Erhalt der Client-Nachricht einen Zeitstempel vor der Nachricht hinzu und kehren Sie zurück. Die letzte Zeile wird nicht ausgeführt, da die Schleife nicht beendet wird und der Server close() nicht ausführt. Nur eine Erinnerung: Vergessen Sie nicht, die Funktion close() aufzurufen.

Clientseite

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socket
 
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8009
BUF_SIZE = 1024
ADDR = (HOST,PORT)
 
client = socket.socket()
client.connect(ADDR)
 
while True:
    data = input(">>> ")
    if not data:break
    client.send(bytes(data,encoding='utf-8'))
    recv_data = client.recv(BUF_SIZE)
    if not recv_data:break
    print(recv_data.decode())
     
client.close()

Zeile 5~11

HOST- und PORT-Variablen repräsentieren die IP-Adresse und Portnummer des Servers. Da die Demonstration auf demselben Server erfolgt, lauten die IP-Adressen alle 127.0.0.1. Wenn sie auf anderen Servern ausgeführt wird, müssen entsprechende Änderungen vorgenommen werden. Die Portnummer muss genau mit der des Servers übereinstimmen, sonst ist keine Kommunikation möglich. Die Puffergröße beträgt immer noch 1 KB.

Der Client-Socket wird in Zeile 10 erstellt und stellt dann eine Verbindung zum Server her

Zeile 13~21

Der Client führt ebenfalls eine Endlosschleife durch, und die Schleife des Clients befindet sich im Folgenden zwei Beenden, nachdem eine der folgenden Bedingungen eintritt: 1. Die Benutzereingabe ist leer oder die serverseitige Antwortnachricht ist leer. Andernfalls sendet der Client die vom Benutzer eingegebene Zeichenfolge zur Verarbeitung an den Server und empfängt dann die vom Anzeigeserver zurückgegebene Zeichenfolge mit Zeitstempel.

Führen Sie das Client-Programm und das Serverprogramm aus

Das Folgende ist die Eingabe und Ausgabe des Clients

[root@pythontab]# python client.py 
>>> hello python
[Thu Sep 15 22:29:12 2016] b'hello python'

Das Folgende ist die Ausgabe des Servers

[root@pythontab]# python server.py 
waiting for connection...
...connected from: ('127.0.0.1', 55378)

3.Socketserver-Modul

Socketserver ist ein High-Level-Modul in der Standardbibliothek. Wird verwendet, um die große Menge an Boilerplate-Code zu vereinfachen, die für die Implementierung von Netzwerk-Clients und -Servern erforderlich ist. Einige verwendbare Klassen wurden im Modul implementiert.

Beispiel 1: Verwenden Sie socketserver, um die gleiche Funktion wie im obigen socket()-Beispiel zu erreichen

服务端程序代码

#!/usr/bin/env python
# _*_ coding:utf-8 _*_
import socketserver
import time
 
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8009
ADDR = (HOST,PORT)
BUF_SIZE = 1024
 
class Myserver(socketserver.BaseRequestHandler):
    def handle(self):
        while True:
            print("...connected from:",self.client_address)
            data = self.request.recv(BUF_SIZE)
            if not data:break
            self.request.send(bytes("%s %s"%(time.ctime(),data)))
 
server = socketserver.ThreadingTCPServer(ADDR,Myserver)
print("waiting for connection...")
server.serve_forever()

11~17行

主要的工作在这里。从socketserver的BaseRequestHandler类中派生出一个子类，并重写handle()函数。

在有客户端发进来的消息的时候，handle()函数就会被调用。

19~21行

代码的最后一部分用给定的IP地址和端口加上自定义处理请求的类(Myserver)。然后进入等待客户端请求与处理客户端请求的无限循环中。

客户端程序代码

import socket
HOST = '127.0.0.1'
PORT = 8009
ADDR = (HOST,PORT)
BUF_SIZE = 1024
 
client = socket.socket()
client.connect(ADDR)
 
while True:
    data = input(">>> ")
    if not data:continue
    client.send(bytes(data,encoding='utf-8'))
    recv_data = client.recv(BUF_SIZE)
    if not recv_data:break
    print(recv_data.decode())
 
client.close()

执行服务端和客户端代码　　

下面是客户端输出

[root@pythontab]# python socketclient.py 
>>> hello python
Thu Sep 15 23:53:31 2016 b'hello python'
>>> hello pythontab
Thu Sep 15 23:53:49 2016 b'hello pythontab'

下面是服务端输出

[root@pythontab]# python socketserver.py 
waiting for connection...
...connected from: ('127.0.0.1', 55385)
...connected from: ('127.0.0.1', 55385)
...connected from: ('127.0.0.1', 55385)
...connected from: ('127.0.0.1', 55385)

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