Python的Socket编程教程

发布时间:2014-10-22 13:12:54编辑:www.fx114.net 分享查询网我要评论
本篇文章主要介绍了"Python的Socket编程教程",主要涉及到Python的Socket编程教程方面的内容,对于Python的Socket编程教程感兴趣的同学可以参考一下。

转自:http://www.oschina.net/question/12_76126?sort=default&p=2 这是用来快速学习 Python Socket 套接字编程的指南和教程。Python 的 Socket 编程跟 C 语言很像。 Python 官方关于 Socket 的函数请看 http://docs.python.org/library/socket.html 基本上,Socket 是任何一种计算机网络通讯中最基础的内容。例如当你在浏览器地址栏中输入 www.oschina.net 时,你会打开一个套接字,然后连接到 www.oschina.net 并读取响应的页面然后然后显示出来。而其他一些聊天客户端如 gtalk 和 skype 也是类似。任何网络通讯都是通过 Socket 来完成的。 写在开头 本教程假设你已经有一些基本的 Python 编程的知识。 让我们开始 Socket 编程吧。 创建 Socket 首先要做的就是创建一个 Socket,socket 的 socket 函数可以实现,代码如下: #Socket client example in python import socket #for sockets #create an AF_INET, STREAM socket (TCP) s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket Created' 函数 socket.socket 创建了一个 Socket,并返回 Socket 的描述符可用于其他 Socket 相关的函数。 上述代码使用了下面两个属性来创建 Socket: 地址簇 : AF_INET (IPv4) 类型: SOCK_STREAM (使用 TCP 传输控制协议) 错误处理 如果 socket 函数失败了,python 将抛出一个名为 socket.error 的异常,这个异常必须予以处理: #handling errors in python socket programs import socket #for sockets import sys #for exit try: #create an AF_INET, STREAM socket (TCP) s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error, msg: print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1] sys.exit(); print 'Socket Created' 好了,假设你已经成功创建了 Socket,下一步该做什么呢?接下来我们将使用这个 Socket 来连接到服务器。 注意 与 SOCK_STREAM 相对应的其他类型是 SOCK_DGRAM 用于 UDP 通讯协议,UDP 通讯是非连接 Socket,在这篇文章中我们只讨论 SOCK_STREAM ,或者叫 TCP 。 连接到服务器 连接到服务器需要服务器地址和端口号,这里使用的是 www.oschina.net 和 80 端口。 首先获取远程主机的 IP 地址 连接到远程主机之前,我们需要知道它的 IP 地址,在 Python 中,获取 IP 地址是很简单的: import socket #for sockets import sys #for exit try: #create an AF_INET, STREAM socket (TCP) s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error, msg: print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1] sys.exit(); print 'Socket Created' host = 'www.oschina.net' try: remote_ip = socket.gethostbyname( host ) except socket.gaierror: #could not resolve print 'Hostname could not be resolved. Exiting' sys.exit() print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip 我们已经有 IP 地址了,接下来需要指定要连接的端口。 代码: import socket #for sockets import sys #for exit try: #create an AF_INET, STREAM socket (TCP) s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error, msg: print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1] sys.exit(); print 'Socket Created' host = 'www.oschina.net' port = 80 try: remote_ip = socket.gethostbyname( host ) except socket.gaierror: #could not resolve print 'Hostname could not be resolved. Exiting' sys.exit() print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip #Connect to remote server s.connect((remote_ip , port)) print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip 现在运行程序 $ python client.py Socket Created Ip address of www.oschina.net is 61.145.122.155 Socket Connected to www.oschina.net on ip 61.145.122.155 这段程序创建了一个 Socket 并进行连接,试试使用其他一些不存在的端口(如81)会是怎样?这个逻辑相当于构建了一个端口扫描器。 已经连接上了,接下来就是往服务器上发送数据。 免费提示 使用 SOCK_STREAM/TCP 套接字才有“连接”的概念。连接意味着可靠的数据流通讯机制,可以同时有多个数据流。可以想象成一个数据互不干扰的管道。另外一个重要的提示是:数据包的发送和接收是有顺序的。 其他一些 Socket 如 UDP、ICMP 和 ARP 没有“连接”的概念,它们是无连接通讯,意味着你可从任何人或者给任何人发送和接收数据包。 发送数据 sendall 函数用于简单的发送数据,我们来向 oschina 发送一些数据: import socket #for sockets import sys #for exit try: #create an AF_INET, STREAM socket (TCP) s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error, msg: print 'Failed to create socket. Error code: ' + str(msg[0]) + ' , Error message : ' + msg[1] sys.exit(); print 'Socket Created' host = 'www.oschina.net' port = 80 try: remote_ip = socket.gethostbyname( host ) except socket.gaierror: #could not resolve print 'Hostname could not be resolved. Exiting' sys.exit() print 'Ip address of ' + host + ' is ' + remote_ip #Connect to remote server s.connect((remote_ip , port)) print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip #Send some data to remote server message = "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n" try : #Set the whole string s.sendall(message) except socket.error: #Send failed print 'Send failed' sys.exit() print 'Message send successfully' 上述例子中,首先连接到目标服务器,然后发送字符串数据 "GET / HTTP/1.1\r\n\r\n" ,这是一个 HTTP 协议的命令,用来获取网站首页的内容。 接下来需要读取服务器返回的数据。 接收数据 recv 函数用于从 socket 接收数据: #Socket client example in python import socket #for sockets import sys #for exit #create an INET, STREAMing socket try: s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) except socket.error: print 'Failed to create socket' sys.exit() print 'Socket Created' host = 'oschina.net'; port = 80; try: remote_ip = socket.gethostbyname( host ) except socket.gaierror: #could not resolve print 'Hostname could not be resolved. Exiting' sys.exit() #Connect to remote server s.connect((remote_ip , port)) print 'Socket Connected to ' + host + ' on ip ' + remote_ip #Send some data to remote server message = "GET / HTTP/1.1\r\nHost: oschina.net\r\n\r\n" try : #Set the whole string s.sendall(message) except socket.error: #Send failed print 'Send failed' sys.exit() print 'Message send successfully' #Now receive data reply = s.recv(4096) print reply下面是上述程序执行的结果: $ python client.py Socket Created Ip address of oschina.net is 61.145.122. Socket Connected to oschina.net on ip 61.145.122.155 Message send successfully HTTP/1.1 301 Moved Permanently Server: nginx Date: Wed, 24 Oct 2012 13:26:46 GMT Content-Type: text/html Content-Length: 178 Connection: keep-alive Keep-Alive: timeout=20 Location: http://www.oschina.net/oschina.net 回应了我们所请求的 URL 的内容,很简单。数据接收完了,可以关闭 Socket 了。 关闭 socket close 函数用于关闭 Socket: s.close() 这就是了。 让我们回顾一下 上述的示例中我们学到了如何: 1. 创建 Socket 2. 连接到远程服务器 3. 发送数据 4. 接收回应 当你用浏览器打开 www.oschina.net 时,其过程也是一样。包含两种类型,分别是客户端和服务器,客户端连接到服务器并读取数据,服务器使用 Socket 接收进入的连接并提供数据。因此在这里 www.oschina.net 是服务器端,而你的浏览器是客户端。 接下来我们开始在服务器端做点编码。 服务器端编程 服务器端编程主要包括下面几步: 1. 打开 socket 2. 绑定到一个地址和端口 3. 侦听进来的连接 4. 接受连接 5. 读写数据 我们已经学习过如何打开 Socket 了,下面是绑定到指定的地址和端口上。 绑定 Socket bind 函数用于将 Socket 绑定到一个特定的地址和端口,它需要一个类似 connect 函数所需的 sockaddr_in 结构体。 示例代码: import socket import sys HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error , msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' 绑定完成后,就需要让 Socket 开始侦听连接。很显然,你不能将两个不同的 Socket 绑定到同一个端口之上。 连接侦听 绑定 Socket 之后就可以开始侦听连接,我们需要将 Socket 变成侦听模式。socket 的 listen 函数用于实现侦听模式: s.listen(10) print 'Socket now listening' listen 函数所需的参数成为 backlog,用来控制程序忙时可保持等待状态的连接数。这里我们传递的是 10,意味着如果已经有 10 个连接在等待处理,那么第 11 个连接将会被拒绝。当检查了 socket_accept 后这个会更加清晰。 接受连接 示例代码: import socket import sys HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error , msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' s.listen(10) print 'Socket now listening' #wait to accept a connection - blocking call conn, addr = s.accept() #display client information print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1]) 输出 运行该程序将会显示: $ python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening 现在这个程序开始等待连接进入,端口是 8888,请不要关闭这个程序,我们来通过 telnet 程序来进行测试。 打开命令行窗口并输入: $ telnet localhost 8888 It will immediately show $ telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. Connection closed by foreign host. 而服务器端窗口显示的是: $ python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:59954 我们可看到客户端已经成功连接到服务器。 上面例子我们接收到连接并立即关闭,这样的程序没什么实际的价值,连接建立后一般会有大量的事情需要处理,因此让我们来给客户端做出点回应吧。 sendall 函数可通过 Socket 给客户端发送数据: import socket import sys HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error , msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' s.listen(10) print 'Socket now listening' #wait to accept a connection - blocking call conn, addr = s.accept() print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1]) #now keep talking with the client data = conn.recv(1024) conn.sendall(data) conn.close() s.close() 继续运行上述代码,然后打开另外一个命令行窗口输入下面命令: $ telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. happy happy Connection closed by foreign host. 可看到客户端接收到来自服务器端的回应内容。 上面的例子还是一样,服务器端回应后就立即退出了。而一些真正的服务器像 www.oschina.net 是一直在运行的,时刻接受连接请求。 也就是说服务器端应该一直处于运行状态,否则就不能成为“服务”,因此我们要让服务器端一直运行,最简单的方法就是把 accept 方法放在一个循环内。 一直在运行的服务器 对上述代码稍作改动: import socket import sys HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error , msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' s.listen(10) print 'Socket now listening' #now keep talking with the client while 1: #wait to accept a connection - blocking call conn, addr = s.accept() print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1]) data = conn.recv(1024) reply = 'OK...' + data if not data: break conn.sendall(reply) conn.close() s.close() 很简单只是加多一个 while 1 语句而已。 继续运行服务器,然后打开另外三个命令行窗口。每个窗口都使用 telnet 命令连接到服务器: $ telnet localhost 5000 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. happy OK .. happy Connection closed by foreign host. 服务器所在的终端窗口显示的是: $ python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:60225 Connected with 127.0.0.1:60237 Connected with 127.0.0.1:60239 你看服务器再也不退出了,好吧,用 Ctrl+C 关闭服务器,所有的 telnet 终端将会显示 "Connection closed by foreign host." 已经很不错了,但是这样的通讯效率太低了,服务器程序使用循环来接受连接并发送回应,这相当于是一次最多处理一个客户端的请求,而我们要求服务器可同时处理多个请求。 处理多个连接 为了处理多个连接,我们需要一个独立的处理代码在主服务器接收到连接时运行。一种方法是使用线程,服务器接收到连接然后创建一个线程来处理连接收发数据,然后主服务器程序返回去接收新的连接。 下面是我们使用线程来处理连接请求: import socket import sys from thread import * HOST = '' # Symbolic name meaning all available interfaces PORT = 8888 # Arbitrary non-privileged port s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM) print 'Socket created' #Bind socket to local host and port try: s.bind((HOST, PORT)) except socket.error , msg: print 'Bind failed. Error Code : ' + str(msg[0]) + ' Message ' + msg[1] sys.exit() print 'Socket bind complete' #Start listening on socket s.listen(10) print 'Socket now listening' #Function for handling connections. This will be used to create threads def clientthread(conn): #Sending message to connected client conn.send('Welcome to the server. Type something and hit enter\n') #send only takes string #infinite loop so that function do not terminate and thread do not end. while True: #Receiving from client data = conn.recv(1024) reply = 'OK...' + data if not data: break conn.sendall(reply) #came out of loop conn.close() #now keep talking with the client while 1: #wait to accept a connection - blocking call conn, addr = s.accept() print 'Connected with ' + addr[0] + ':' + str(addr[1]) #start new thread takes 1st argument as a function name to be run, second is the tuple of arguments to the function. start_new_thread(clientthread ,(conn,)) s.close() 运行上述服务端程序,然后像之前一样打开三个终端窗口并执行 telent 命令: $ telnet localhost 8888 Trying 127.0.0.1... Connected to localhost. Escape character is '^]'. Welcome to the server. Type something and hit enter hi OK...hi asd OK...asd cv OK...cv 服务器端所在终端窗口输出信息如下: $ python server.py Socket created Socket bind complete Socket now listening Connected with 127.0.0.1:60730 Connected with 127.0.0.1:60731 线程接管了连接并返回相应数据给客户端。 这便是我们所要介绍的服务器端编程。 结论 到这里为止,你已经学习了 Python 的 Socket 基本编程,你可自己动手编写一些例子来强化这些知识。 你可能会遇见一些问题:Bind failed. Error Code : 98 Message Address already in use,碰见这种问题只需要简单更改服务器端口即可。 英文原文,OSCHINA 原创翻译


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